Тепловые и избыточные механические шумы в прототипах кварцевых подвесов зеркал гравитационных антенн

• Автор: Лясковская, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

1 Обзор литературы
1.1 Гравитационные волны
1.2 Проблема детектирования гравитационных волн
1.2.1 Твердотельные резонансные детекторы
1.2.2 Интерферометрические детекторы
1.3 Ограничения чувствительности гравитационноволновых антенн
1.3.1 Фотонный дробовой шум
1.3.2 Сейсмический шум
1.3.3 Вариации градиентов гравитационного поля
1.3.4 Влияние остаточного газа
1.3.5 Тепловой шум
1.3.6 Квантовые флуктуации
1.3.7 Избыточный механический шум
1.4 Структура кварцевого стекла
2 Экспериментальная установка и образцы для исследования механических шумов
2.1 Расчет требуемых параметров эксперимента

2.1.1 Оценки, интенсивности негауссовых избыточных шумов ( событий) критичных для ЬЮО-П
2.1.2 Дополнительные требования к установке
2.2 Метод изготовления образцов
2.3 Интерферометрический метод измерения амплитуды малых колебаний нити
2.4 Вибрационная изоляция
2.5 Вакуумная система
3 Методика и результаты измерений
3.1 Процедура измерений
3.2 Выбор оптимального времени усреднения
3.3 Предварительная обработка результатов
3.4 Результаты измерений
3.5 Экстраполяция полученных результатов к параметрам
ЬЮО-П
Выводы
Публикации по теме диссертации
Список литературы
Заключение

Одной из интереснейших задач современной экспериментальной физики является дехектирование гравитационных волн, существование которых было предсказано А. Эйнштейном еще в 1918 году [1], [2], и подтверждено косвенными наблюдениями [3].
Интерес к этой задаче обусловлен тем, что создание детекторов, способных регистрировать гравитационное излучение, возникающее при различных астрофизических катастрофах (взрывах сверхновых звезд, столкновениях черных дыр и т.п.) позволит изучать системы, обладающие большими гравитационными потенциалами в случаях, когда иные виды излучения не могут наблюдаться с Земли или вообще отсутствуют. Информация о динамике таких систем необходима для развития квантовой! гравитации и космологии. Причина, но которой гравитационные волны до сих пор непосредственно обнаружить не удалось, состоит в том, что величины смещений пробных тел, вызываемых ими, чрезвычайно малы. Чувствительность действующих в настоящее время гравитационных антенн (ЬЮО-1 [4]) составляет примерно /г и 10-21 в безразмерных единицах вариации метрики, что соответствует относительным колебаниям пробных тел, расположенных на расстоянии 4 км, амплитудой Да; ~ Ю-1бсм (на частотах от 100 Гц до 1 кГц). Для надежной регистрации гравитационного излучения от известных источников эти величины должна быть в несколько раз меньше
Чувствительность гравитационных антенн ограничивается многими факторами, имеющими как технический, так и фундаментальный характер В лазерных интерферометрических детекторах роль пробных тел играют зеркала, подвешенные на тонких нитях. Случайные смещения зеркал друг относительно друга могут быть вызваны как

2.2 Метод изготовления образцов.
Образцы изготавливались в следующей последовательности. Сначала были сделаны заготовки для зеркал. Они представляли собой подложки в форме ромба с диагоналями 2 и 4 мм, толщиной 0.5 мм с глубокой оптической полировкой плоских поверхностей. Затем были приготовлены кварцевые "усики"; они вытягивались из чистого кварца в пламени высокотемпературной горелки для удаления возможной "грязи" осевшей на поверхности кварца в период хранения, а также во избежание попадания пузырьков воздуха в вытягиваемые усики. Диаметр этих "усиков" составлял 400-500 мкм, а длина 3-4 мм. Далее, ромбическая подложка фиксировалась в специальном зажиме, позволяющем исключить механические повреждения, и, в пламени миниатюрной кислород-водородной горелки, "усики" приваривались к ее острым углам. После этого на подложки напылялось многослойное диэлектрическое отражающее покрытие с коэффициентом 1 — Я = 0.03 (см. рис. 2.1). Одновременно производилось напыление на стандартную заготовку (диаметр 2 см, толщина 1 см, радиус кривизны вогнутой поверхности 3 см), которая использовалась как второе зеркало интерферометра Фабри-Перо. Непосредственно перед измерениями в пламени высокотемпературной водородно-кислородной горелки вытягивались заготовки нитей и, с помощью миниатюрной горелки, осуществлялась их приварка к "усикам". Специальный зажим фиксировал заготовки держа ромбическую подложку за торцы, свободные от напыленного диэлектрического покрытия и позволял осуществлять сварку, не касаясь поверхностей нити и зеркала. Зажим одновременно служил теплоотводом, что позволило подобрать режим прогрева так, что бы получить качественное соединение без перегрева покрытия ( темпера-