1 / 22

Kereszt-korrel ációs módszerek alkalmazása gravitációshullám - kitörések kutatásában

Kereszt-korrel ációs módszerek alkalmazása gravitációshullám - kitörések kutatásában. Bartos Imre , Raffai Péter Országos TDK Konferencia , 200 5. Az előadás tartalma. Bevezetés - a gravit ációs hullámokról - a GW-k detektálása - detektálás több interferométerrel

caron
Download Presentation

Kereszt-korrel ációs módszerek alkalmazása gravitációshullám - kitörések kutatásában

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kereszt-korrelációsmódszerek alkalmazása gravitációshullám-kitörések kutatásában Bartos Imre, Raffai Péter Országos TDK Konferencia, 2005.

  2. Az előadás tartalma • Bevezetés - a gravitációs hullámokról - a GW-k detektálása - detektálás több interferométerrel • Jelkeresés adatsorokban - kereszt-korreláció és teszt-statisztikák - teszt-statisztikák együttes alkalmazása - a program - gyakorlati alkalmazás

  3. Gravitációs hullámok • A téridő gyorsuló tömeg-kvadrupól momentumok által létrehozott torzulásai, melyek forrásukról leválni képesek • Terjedési sebesség: c • Gyenge kölcsönhatás az anyaggal • Asztrofizikai objektumokról és a korai Univerzumról egyaránt információt hordoz • Kitörések: 20 sec-nál rövidebb jelek

  4. Relatív hosszváltozás:h =ΔL / L Mérhető:ΔL Mivel h kicsi, L legyen minél nagyobb! => L = 4 km; ΔL~ 10-18m! Az interferométer-típusú detektorok Ortogonálisan osztott lézernyaláb öninterferenciája fotodetektorok felületén Szabad tömegekre Ahogy a GW a berendezésen áthalad, a karok relatív hosszváltozást szenvednek… A detektor vázlata …ami a fotodiódákkal mért interferenciaképet is megváltoztatja

  5. 4 km2 km Különböző detektorok adatsoraiban: 600 m 3 km 4 km 300 m • a zaj korrelálatlan • a jel korrelált ΣTöbb detektor adatsora összevethető! CÉLOK • A jel háttérzajból történő kiemelése kereszt-korrelációs módszerekkel és teszt-statisztikákkal • A jelek minél több tulajdonságának megállapítása (jelhossz, amplitúdó, forrás helye, stb.) Detektorok világszerte

  6. jelkorreláció zajátlag = 0 Egyszerű kereszt-korreláció Generált jel + zaj 2 adatsorban

  7. Integrációs mag Korreláltfelesleg Integrációs ablak

  8. Korreláltfelesleg Integrációs ablak Gap Gap Integrációs mag „Zaj”-tartomány Felesleg = ΣMag[ (Mag – Átlag(Zaj))/ Szórás(Zaj) ]

  9. Korrelációs együttható Két adatsor korrelálatlansága esetén „r” normális eloszlású zérus átlaggal, σ = 1/sqrt(N{toff}) szórással. (Nullhipotézis) S (Szignifikancia) = a Nullhipotézis igaz voltának valószínűsége [0,1] (meghatározás: Kolmogorov-teszttel) C („Konfidencia”) = 0 vagy 1, attól függően, hogy S egy választott érték fölött vagy alatt van (pl.: Slimit=0.05) R(t,tw) = C×rmax(t,tw,toff)|toff

  10. Teszt-statisztikák • Jelek: • az {időpont, integrációs hossz} sík bármely pontján lehetnek • több pontban is eredményezhetnek korrelációt Korrelált tartományokat keresünk

  11. Események keresése • A legnagyobb pixel helyéből: (időpont, hossz) a jelre amplitúdó meghatározása a korrelált tartomány pontjaiból

  12. Output: • - jel időpontja • false alarm rate • jel érkezési iránya • jel amplitúdója Meghatározható a téves riasztás valószínűsége a lehetséges jelekre Téves Riasztási Valószínűség • Nem tudjuk, hogy melyik ténylegesen jel • Az egész síkot felosztva meghatároztuk az amplitúdó-értékek eloszlását • az eloszlásra exponenciális függvény illeszthető

  13. Érzékenység Korreláltfelesleg-levágás EKKlevágás Nem érzékelt jelek A teszt-statisztikák megfelelő kombinálása növeli az érzékenységet Kombinált-levágás • háttér mérése - jel mérése RMS -zaj = 45 , RMS -jel = 58

  14. Sebesség • Cél: valós idő analízis • alapprogram – sebesség x 3 • teszt statisztikák – a számolás együttesen végezhető • fejlesztés párhuzamosan 2 programnyelven

  15. közelebbi nézet Alkalmazás: villámok • Milyen hatással van egy közeli villám az adatsorokra? A hanfordi detektorok közelében lezajlott viharok (4db) hatásait tanulmányoztuk. • Eredmény: A villámok az adott érzékenység mellett nem voltak hatással az adatra… Itt csapott be a villám

  16. Konklúzió • új kereszt-korrelációs analízis kód: • párhuzamos fejlesztés két programnyelven • megnövelt sebesség • együttesen alkalmazott teszt-statisztikák • megnövelt érzékenység • alkalmazás: • villámok hatásának vizsgálata • kitekintés: • valós idő analízis • felhasználás gravitációs hullámok érzékelésére

  17. Irodalomjegyzék • Rainer Weiss, The LIGO interferometers, AAAS Annual Meeting (2003) • http://ligo.caltech.edu • Flanagan et al., Phys. Rev. D, 57 (1998) • Flanagan et al.: The Basics of Gravitational Wave Theory • Kip S. Thorne: Black Holes and Time Warps (Norton, 1994) • Press et al., Numerical Recipes in C (Cambridge, 1992) • Stoyan Gisbert: A textbook on MATLAB 4 and 5 (Typotex, 1999) Köszönetnyilvánítás Márka Szabolcs, Laura Cadonati, Pinkesh Patel Patrick Sutton, John Zweizig, Alan Weinstein, Kenneth G. Libbrecht

  18. Forrás: www.ligo.caltech.edu/docs/G/G030024-00.pdf

  19. Forrás: www.ligo.caltech.edu

  20. Forrás: http://www.roma1.infn.it/rog/nautilus/

  21. Az adatfolyam LIGO - Hanford LIGO - Livingston Nyers adat Nyers adat Adattárolás, frekvenciaspektrum-szűrés Bemeneti adat a korrelációs vizsgálatokhoz

  22. Köszönetnyilvánítás Márka Szabolcs Laura Cadonati Pinkesh Patel Patrick Sutton John Zweizig Alan Weinstein Kenneth G. Libbrecht

More Related