ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Пробные массы интерферометрических гравитационно-волновых детекторов следующего поколения предлагается изготавливать из монокристаллического кремния. Предполагает ся, что они будут охлаждаться до температуры 123 К. Кремний является материалом с низкими механическими и оптическими потерями, промышленность может изготавливать образцы кремния весом более 100 кг. При температуре около 123 К коэффициент теплового расширения кремния проходит через нуль, а следовательно, устраняются термоупругие потери и связанный с ними тепловой шум пробных масс. Предлагается подвешивать пробные массы как маятники на полосках, также изготовляемых из монокристаллического кремния. Соединение пробных масс с лентами должно иметь минимальный уровень механических потерь для того, чтобы тепловой шум, обусловленный этими потерями, не превосходил заданный уровень. В плане разработки таких подвесов были выполнены следующие работы : 1) В лаборатории физического факультета МГУ были изготовлены кремниевые ленты или полоски из стандартных кремниевых пластин (вайферов), используя технику фотолитографии и метод щелочного анизотропного химического травления. 2) Из этих кремниевых пластинок изготовлялись механические резонаторы камертонного типа. Камертон представлял собой конструкцию, состоящую из трех пластинок, соединенных методом «гидроксильного каталитического соединения». Поскольку технология такого соединения требует наличия специального оборудования и чистой комнаты, то соединение осуществлялось в лаборатории университета г. Глазго (Шотландия) с участием ученых МГУ. Научная группа физического факультета МГУ имеет партнерские отношения с коллегами из этого университета. 3) Измерение механических потерь в изготовленных таким образом камертонных осцилляторах выполнялись в лаборатории физического факультета МГУ. Измерения проводились в специально созданной экспериментальной установке, представляющей собой охлаждаемую вакуумную камеру, которая позволяла проводить измерения в диапазоне температур 95 – 295 К в вакууме около 10^(-6) Торр. В результате проведенных экспериментальных исследований потерь в таких механических осцилляторах камертонного типа, а также численного моделирования процесса их деформирования при колебаниях, была впервые получена верхняя граница значения угла механических потерь в соединениях тонких кремниевых полос методом «гидроксильного каталитического соединения» в диапазоне температур 95-295 К. Оно составило (5 ±2) x10^ (-3) при температуре 123 К. Предварительные расчеты спектральной плотности теплового шума, связанного с диссипативными процессами в соединениях элементов подвеса кремниевых пробных масс, показали, что при полученном значении угла механических потерь в гидроксильном каталитическом соединении его вклад в полный шум смещения пробных масс удовлетворяет необходимым требованиям. См.: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960117302359 4) Выполнены тестовые оценки сейсмического фона на относительно коротких временах в трех опорных пунктах тоннеля главной штольни БНО РАН (отметки 300 м, 1500 м, 3800 м). Выполнены расчеты спектра грави-градиентного ньютоновского шума по этим данным для указанных трех зон, которые показывают относительно низкую шумность сайта БНО РАН и его пригодность для размещения гравитационных детекторов третьего поколения. 5) Выполнены эксперименты по охлаждению модельных резонаторов с зеркалами на подложках из различных материалов. Проведены предварительные измерения эволюции оптических свойств зеркал на подложках из флюорида кальция в процессе охлаждения до 5 К. Доказана пригодность этого типа зеркал для гравитационных детекторов третьего поколения. 6) Для гравитационно-волновых интерферометров разработаны адаптивные алгоритмы и критерии обнаружения полезного сигнала на фоне негауссовых шумов, эффективно повышающие вероятность обнаружения сигнала за счет отбрасывания большого объема неинформативных данных. 7) Определены условия параметрической неустойчивости в гравитационно-волновых интерферометрах нового поколения с пробными массами из сапфира и кремния: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960117301871 8) Проведено детальное исследование тепловых шумов в отражательных дифракционных решетках и найдены оптимальные размеры элементов решетки, при которых тепловые шумы минимальны: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.96.022002