Гравитационные волны на твердых телах

У меня вопрос по обнаружению гравитационных волн (ГВ).

Я бы предположил, что гравитационные волны не воздействуют на твердые тела. Я имею в виду, что гравитационные волны должны быть чрезвычайно слабыми по отношению к электромагнитным силам, связывающим вместе атомы и молекулы, поэтому твердые тела должны быть полностью «не затронуты» гравитационными волнами, часть для очень крайних случаев (например, столкновение черных дыр намного ближе к Земле) .

Этот тип рассуждений тот же, что и при разговоре о расширении Вселенной: расширение Вселенной не вызывает расширения Земли (или любого твердого тела), потому что «сила» расширения смехотворно мала с по отношению к другим силам (электромагнитные связи или даже гравитационное притяжение Солнца).

Если это так, то я не понимаю, почему, говоря об обнаружении ГВ LIGO, всегда говорят о "вытягивании" рук: земля не должна быть затронута прохождением ГВ. В моем понимании, растяжение будет пространства, а не физических объектов, таким образом, оно повлияет, например, на зеркала, если они каким-то образом «отсоединены» от земли и не будут двигаться в пространстве, но я не знаю, В этом случае.

Если это не так, и ГВ действительно растягивают землю и твердые объекты, я ожидаю, что величина растяжения зависит от типа материи, из которой сделан объект: я имею в виду, что ГВ, воздействующие на деревянные палки, будут иметь другое значение. воздействие, чем на стальные палки. Таким образом, величина растяжения, обнаруженная одним из детекторов LIGO, будет отличаться от величины растяжения другого (поскольку почвы имеют разный состав): так ли это?

Гравитационные волны могут воздействовать на «твердые тела» (то есть на «твердые тела»; как вы, наверное, знаете, абсолютно твердые тела невозможны). Имейте в виду, что первыми попытками обнаружения гравитационных волн (кроме всех противоречий) были твердые алюминиевые цилиндры . Они не работали как детекторы не потому, что основная теория была ошибочной, а из-за недостаточной чувствительности.

Ответы (3)

Зеркала на концах плеч LIGO были установлены таким образом, что их движение вдоль направления плеч (почти) полностью отделено от их физического окружения. Таким образом, движение зеркал в LIGO в этих направлениях можно рассматривать как идеальное свободное падение, и поэтому оно подвержено влиянию проходящих гравитационных волн.

Говоря о растяжении плеч LIGO, имеют в виду не реальное растяжение вакуумных трубок, а растяжение «пустого» пространства между зеркалами. Также стоит иметь в виду, что фактическое изменение длины пути между зеркалами из-за проходящей гравитационной волны меньше ширины протона!

Физическое пространство, которое занимает материал вакуумных трубок, также будет искажено любой гравитационной волной, проходящей через него.
Гравитационная волна — это движение в пространстве-времени, поэтому не будет ли также кратковременного замедления времени?
@foolishmuse Гравитационные волны обычно записываются в калибровке (бесследная поперечная или TT-калибровка), в которой их эффект является чисто пространственным.
@ Джо, конечно, будет, но какой бы эффект ни оказывался на электронные лампы, он (почти) полностью изолирован от движения зеркал и, следовательно, не имеет отношения к измерениям LIGO.
@mmeent Я не был знаком с термином «бесследный поперечный», поэтому я поискал его. Означает ли это только то, что влияние замедления времени настолько мало, что им можно пренебречь?
наверняка зеркала не находятся в свободном падении (или даже не особенно близки к нему), поскольку они остаются на постоянной высоте, несмотря на то, что не находятся на орбите? Скорее, они находятся в системе отсчета, которую гораздо легче описать, чем в системе, связанной с их окружением (и поэтому гораздо проще преобразовать их наблюдения в эквивалентные наблюдения в инерциальной системе отсчета).

Зеркала в интерферометре гравитационных волн являются хорошим приближением к инерционным пробным массам. Их «связь» с Землей через точки, к которым они подвешены, почти отсутствует благодаря 13 + порядков величины затухания на частотах гравитационных волн.

Это зависит от частоты ГВ. Если частота GW намного выше резонансной частоты твердого объекта, напряжение не будет ускорять части объекта достаточно быстро, чтобы объект отреагировал. Таким образом, объект будет испытывать изменяющееся во времени внутреннее напряжение, потому что он становится все длиннее и короче по мере прохождения ГВ.

Если частота GW низка по сравнению с резонансной частотой, объект просто отреагирует, оставаясь того же размера. Но акселерометры на разных частях объекта будут фиксировать разные ускорения, так как это не соответствует геодезическим траекториям для всех частей объекта.

А в резонансе волна может возбудить существенные колебания тела. Это принцип, лежащий в основе Weber Bar .

Относительно «резонансной частоты» : не больше ли это похоже на фильтр нижних частот ( «угловая» частота )?
@PeterMortensen Фильтр нижних частот без пиков требует довольно сильного демпфирования резонанса. Бары Weber были разработаны для минимального демпфирования.