В недавнем объявлении LIGO «Наблюдение за гравитационными волнами в результате слияния бинарных черных дыр » есть некоторые технические подробности о LIGO. Например,
В этой истории с phys.org говорится, что зеркала охлаждаются до 1 К. Значит, им нужно очень хорошее охлаждение.
Так как же охладить зеркало, подвешенное на волокнах в глубоком вакууме, до 1 K при освещении лазером мощностью 100 кВт?
Общедоступный Центр управления документами LIGO предоставляет доступ к проектным документам LIGO, в том числе к некоторым интересным концептуальным проектным документам . Например, Как построить детектор гравитационных волн . В этом документе обсуждаются свойства кремния при температурах до 5 К применительно к детекторам LIGO. Может и есть, но ответа на свой вопрос я не нашел.
Зеркала в Advanced LIGO не охлаждаются. Будущие детекторы могут использовать криогенные температуры для снижения теплового шума, но мы еще не достигли этого.
В свете этой новой статьи :
Сами зеркала почти комнатной температуры. Объемное поступательное движение объекта «охлаждается» намного ниже того, что обычно было бы, если бы он находился в состоянии покоя в тепловом равновесии. Но как?
Зеркала находятся в высоком вакууме и поглощают очень мало света. Они не металлические, это диэлектрические зеркала , предназначенные для отражения частоты лазера. Только 1 из 3,3 миллиона фотонов поглощается против примерно 20% потерь для бытовых зеркал. Это предотвращает шум воздушных потоков и значительно снижает нагрев зеркал.
Зеркала крепятся специальными волокнами из плавленого кварца, которые имеют очень малое демпфирование: если их дернуть, как гитарную струну, потребуются сотни миллионов колебаний, прежде чем «скрипичный режим» потеряет 50% своей амплитуды. В повседневном опыте, таком как маятник в часах, демпфирование забирает энергию из систем. Но для маятника, который движется даже меньше , чем требует тепловое равновесие, демпфирование добавляет ему энергии. (Система изоляции вибрации также работает с нетепловыми источниками, такими как дорожное движение).
Движения в зеркалах активно противодействуют. Это делается с помощью электростатического срабатывания среди других инструментов. Как и кондиционер в вашем доме, он должен потреблять энергию и выделять отработанное тепло (среда с низким демпфированием аналогична изоляции в ваших стенах). Однако он охлаждает только объемные механические движения и вибрации, а не «температуру», которую ощущает человеческая рука или термометр. Это значительно упрощает достижение эффективной температуры ~80 нанокельвинов.
Фильтры удаляют шум на определенных резонансных пиках для обнаружения волн.
Для целей этой статьи, которая касается макроскопических квантовых эффектов, а не слияния черных дыр, они добавили электростатическую силу обратной связи «жесткости», так что зеркало колеблется с частотой ~ 920 Гц. Это увеличило энергию между квантовыми состояниями, упрощая достижение низких квантовых чисел. Хотя установка 10-килограммовой вибрирующей уменьшенной массы с квантовыми числами ~10 очень впечатляет, я не уверен, что жесткость будет полезна для обнаружения гравитационных волн.
Будущие зеркала могут охлаждаться криогенно, что еще больше уменьшит приток нежелательной тепловой энергии в низкочастотные моды и, таким образом, снизит самую низкую эффективную температуру, которую могут достичь «кондиционеры».
Любопытный
ооо