MiniGRAIL: первый сферический детектор гравитационных волн, разработанный в Нидерландах и Швейцарии. Резонансная массивная антенна для точных измерений.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
MiniGRAIL был типом резонансной массовой антенны – массивной сферы, предназначенной для обнаружения гравитационных волн. MiniGRAIL стал первым детектором такого типа, использующим сферическую конструкцию. Он расположен в Лейденском университете в Нидерландах. Управление проектом осуществляла лаборатория Kamerlingh Onnes. Значительное участие в проекте также принимала группа из Департамента теоретической физики Женевского университета (Швейцария). Проект был завершен в 2005 году. Гравитационные волны – это тип излучения, испускаемого объектами, обладающими массой и подвергающимися ускорению. Считается, что наиболее мощными источниками гравитационных волн являются компактные объекты, такие как нейтронные звезды и черные дыры. Этот детектор потенциально способен регистрировать определенные типы нестабильностей во вращающихся одиночных и двойных нейтронных звездах, а также слияние небольших черных дыр или нейтронных звезд.
MiniGRAIL was a type of Resonant Mass Antenna, which is a massive sphere that used to detect gravitational waves. The MiniGRAIL was the first such detector to use a spherical design. It is located at Leiden University in the Netherlands. The project was managed by the Kamerlingh Onnes Laboratory. A team from the Department of Theoretical Physics of the University of Geneva, Switzerland, was also heavily involved. The project was terminated in 2005. Gravitational waves are a type of radiation that is emitted by objects that have mass and are undergoing acceleration. The strongest sources of gravitational waves are suspected to be compact objects such as neutron stars and black holes. This detector may be able to detect certain types of instabilities in rotating single and binary neutron stars, and the merger of small black holes or neutron stars.
Дизайн
Сферическая конструкция обладает преимуществом в обнаружении гравитационных волн, приходящих с любого направления, и чувствительна к поляризации. Когда гравитационные волны с частотами около 3000 Гц проходят сквозь шар MiniGRAIL, он будет вибрировать со смещениями порядка 10−20 м. Для сравнения, поперечное сечение отдельного протона (ядра атома водорода) составляет 10−15 м (1 фм). Для повышения чувствительности детектор планировалось охлаждать до температуры 20 мК. Шар подвешен на тросах из нержавеющей стали, к которым прикреплены пружины и массы для гашения вибраций. Охлаждение осуществляется с помощью криостата разбавления. Испытания при температуре 5 К показали, что пиковая чувствительность к деформации детектора составляет при частоте 2942,9 Гц. В полосе пропускания 30 Гц чувствительность к деформации была более чем . Ожидается, что эта чувствительность улучшится на порядок при работе прибора при 50 мК.
A spherical design has the benefit of being able to detect gravitational waves arriving from any direction, and it is sensitive to polarization. When gravitation waves with frequencies around 3,000 Hz pass through the MiniGRAIL ball, it will vibrate with displacements on the order of 10−20 m. For comparison, the cross section of a single proton (the nucleus of a hydrogen atom), is 10−15 m (1 fm). To improve sensitivity, the detector was intended to operate at a temperature of 20 mK. The sphere is suspended from stainless steel cables to which springs and masses are attached to dampen vibrations. Cooling is accomplished using a dilution refrigerator. Tests at temperatures of 5 K showed that the detector had a peak strain sensitivity of at a frequency of 2942.9 Hz. Over a bandwidth of 30 Hz, the strain sensitivity was more than This sensitivity is expected to improve by an order of magnitude when the instrument is operating at 50 mK.