Почему у LIGO длина руки составляет несколько километров? Зависит ли расстояние от длины волны гравитационной волны?

Антенны для улавливания радиоволн должны иметь λ 2 длина для оптимального приема сигнала. Означает ли это, что длина руки LIGO λ 2 гравитационной волны, которую он пытается уловить?

Ответы (2)

Довольно близко. Эффективная длина плеча LIGO составляет 1600 км (световой луч отражается вперед и назад 400 раз). LIGO наиболее чувствителен прибл. 150 Гц (advancedligo.mit.edu/summary.html), что соответствует длине волны 2000 км... так что длина руки LIGO составляет прибл. λ / 2 . Минимум шума, конечно, зависит от спектра шума, поэтому чувствительность макс. будет не совсем там, где можно было бы ожидать.

Значение SNR велико для работы LIGO. Но произошло так много случайных событий, которые излучали Гравитационные Волны, почему у нас есть такие четкие сигналы. Это из-за того, как устроен LIGO? Я должен был задать это в новом вопросе.
@ user43794: Ничто на Земле (и даже в Солнечной системе) не может излучать достаточно гравитационных волн, чтобы их можно было обнаружить с помощью LIGO. Шум в LIGO — это сейсмический шум и квантовый шум от лазерной системы.
Ну, я имел в виду, что во многих Галактиках происходит так много событий, которые излучают Гравитационные Волны. Не перепутаются ли они? Я считаю, что LIGO просто смотрит на одну частоту, а не на событие. Вот почему такой четкий сигнал.
Плечи LIGO представляют собой эталоны, и цифра в 400 проходов является мерой добротности эталона, т.е. сколько раз свет отражается, прежде чем станет слишком слабым, чтобы быть полезным. Это не означает, что эффективная длина составляет 400 х 4 км. Оптическая длина плеч составляет всего 4 км.
@ user43794: Ожидается, что слияния черных дыр или нейтронных звезд будут происходить с частотой один раз в 10 000–100 000 лет на галактику. Этого недостаточно, чтобы вызвать шумовой фон.
это означает, что он пытается захватить 8.10 3
@JohnRennie: мы все еще получаем усиление фазы от множественных отражений. Чего мы не получаем, так это гораздо лучшего отношения сигнал/шум, потому что зеркальный шум появляется там 400 раз, и я думаю, что он не полностью коррелирован. Одна длинная рука, конечно, была бы намного лучше.
Высокая добротность эталона делает полосы более резкими, и, очевидно, при таком небольшом изменении длины полосы должны быть как можно более резкими. При однопроходном плече интенсивность изменяется синусоидально при изменении длины на одну длину волны. При достаточно высоком Q интенсивность фактически становится дельта-функцией, повторяющейся при каждом кратном λ .
@JohnRennie: И это именно усиление по фазе ... вы смотрите на это в частотной области, я смотрю на это во временной области, мы оба говорим одно и то же.

Причина, по которой антенны изготавливаются определенной длины, заключается в том, что взаимодействие с радиоволной представляет собой резонансный процесс. Независимо от того, является ли передача AM или FM, существует центральная частота. Длина радиоантенны выбрана таким образом, чтобы эта центральная частота вызывала резонанс электронной плотности в антенне, что усиливало сигнал.

Однако обнаружение гравитационных волн не является резонансным процессом, поэтому нет причин, по которым длина плеча должна иметь какое-либо отношение к длине волны гравитационной волны. Длина плеча выбирается так, чтобы максимизировать сигнал и минимизировать шум.

Сигнал, подобный обнаруженному, вызывает напряжение около 10 − 21 так, например, если бы руки были длиной один метр, их длина изменилась бы на 10 − 21 м, что слишком мало, чтобы его можно было обнаружить. сделайте руки длиной в километр, и изменение длины станет 1000 × 10 − 21 "=" 10 − 18 м, который просто поддается обнаружению и действительно был обнаружен.

Но чем длиннее вы делаете руки, тем труднее (или дороже) сделать их с требуемой точностью. Длина была выбрана, чтобы обеспечить наилучшую чувствительность к имеющимся средствам.

Можно сделать широкополосные радиочастотные антенны, просто они не похожи на простой диполь. Их нижний частотный предел по-прежнему определяется их физическими размерами. LIGO не обязательно должен быть резонансным, чтобы достичь наилучшего отношения сигнал/шум при его эффективной оптической длине. Для более длинных волн он теряет чувствительность, потому что не покрывает большую часть волны. Он все еще может обнаружить волну, но не может получить хорошее отношение сигнал-шум.
@CuriousOne: да, антенны не обязательно должны быть резонансными, но причина, по которой они составляют заданную долю длины волны, состоит в том, чтобы сделать их резонансными. Это не относится к LIGO. Верхний и нижний пределы частоты устанавливаются шумом окружающей среды, а не предполагаемой связью с длиной волны гравитационной волны.
Причина, по которой простая палка резонирует, заключается в том, что это простая палка. Если вы правильно настроите антенну, она получит точно такое же количество энергии, но не только на одной частоте, а в широкой полосе частот. LIGO — это, если хотите, широкополосная антенна. Нижний предел по-прежнему устанавливается для обоих эффективным размером.
Но я думал, что наложение волн с разными длинами нейтрализует друг друга. Таким образом, это означает, что гравитационные волны являются узкополосными волнами. Я прав?
Почему у LIGO длина руки составляет несколько километров? Зависит ли расстояние от длины волны гравитационной волны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v