1 / 22

Magyar részvétel az európai gravitációshullám-kísérletekben

Magyar részvétel az európai gravitációshullám-kísérletekben. Rácz István RMKI Wigner -Virgo csoport. A gravitációs hullámok és az általános relativitáselmélet. Einstein elmélete: 1916-ban jelent meg az első GH témájú tudományos dolgozat

taliesin-evans
Download Presentation

Magyar részvétel az európai gravitációshullám-kísérletekben

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. Magyar részvétel az európai gravitációshullám-kísérletekben Rácz István RMKI Wigner-Virgo csoport

  2. A gravitációs hullámok és az általános relativitáselmélet • Einstein elmélete: 1916-ban jelent meg az első GH témájú tudományos dolgozat • Az áltrel a gravitáció egy geometriai elmélete Az Einstein-egyenletek kapcsolják össze a téridő görbültségét megjelenítő GmnEinstein-tenzort az anyag mozgását megjelenítő Tmnenergia-impulzus tenzorral A forrásoktól távol, ahol már gyengék a GH-ok (lineáris közelítés), sugárzási mértékben (Tmn~ 0) úgy írhatók le, mint a téridő geometriájának fénysebességgel terjedő változásai. Debrecen, 2013 augusztus 22.

  3. A gravitációs hullámok • A téridő geometriájának kicsiny perturbációi • Mértékrögzítés: kétféle polarizációs állapot • h+és h • A gravitációs hullámoknak egy körvonal pontjai mentén egyenletesen elhelyezett tömegpontokra kifejtett hatása h h+ Debrecen, 2013 augusztus 22.

  4. Léteznek-e egyáltalán? • Az áltrel jóslatai értelmében ennek a rendszernek gravitációs hullámokat kell kibocsátania: a keringési időnek csökkennie kell • A jóslatokat 0.2% pontossággal igazolták a megfigyelések • Neutron csillagokból álló kettős (1974) • PSR1913+16: egy pulzár és egy sötét társ • Tőlünk kb. 7 KPc távolságban, vmax/c ~10-3 • Távolságuk~ dʘ, keringési idő ~ 7,75 óra Hulse and Taylor: 1993 Fizikai Nobel-díj Debrecen, 2013 augusztus 22.

  5. Az interferometria elvén működő detektorok GEO, Hannover, 600 m • Mára az ilyen típusú detektoroknak isegy világméretű hálózata alakult ki LIGO Hanford, 4 km: 2 ITF ugyanabban a detektorban! A források helyét csak háromszögelési eljárásokkal tudjuk meghatározni KAGRA, Kamioke, 3 km, 2.5 gen. Virgo, Cascina, 3 km LIGO Livingston, 4 km A közös mérések: hosszabb megfigyelési időszakok és a hamis észlelések kizárása Debrecen, 2013 augusztus 22.

  6. A Virgo együttműködés tagjai • LAPP – Annecy • NIKHEF – Amsterdam • GPG – Birmingham • INFN – Firenze-Urbino • INFN – Frascati • INFN – Genoa VIRGO • INFN – Perugia • INFN – Pisa • INFN – Roma 1 • INFN – Roma 2 • Univ of Warsav • RMKI - Budapest • IPN – Lyon • INFN – Napoli • OCA – Nice • LAL – Orsay • ESPCI – Paris • APC – Paris • INFN – Padova-Trento Debrecen, 2013 augusztus 22.

  7. A működési elv: 102L0 104 m földi telepítésű detektorok esetén • Az árapályerők által okozott relatív hosszváltozások a Michelson-féleinterferométerrel hatékonyan észlelhetők E1 Ein • λ≈ 300 km – valamilyen „trükköt” kell alkalmazni E2 Fabry-Perot cavity Effektív karhosszúság: Debrecen, 2013 augusztus 22.

  8. Az elsőgenerációs detektorok névleges érzékenysége és a potenciális források Debrecen, 2013 augusztus 22.

  9. AZ ELSŐ GENERÁCIÓS DETEKTOROK TERVEZETT ÉRZÉKENYSÉGE AKKORA, HOGY A NEUTRONCSILLAG KETTŐSÖK ÖSSZEOLVADÁSÁT MEGFIGYELHESSÉK AKKOR IS, HA AZ A 15MPc TÁVOLSÁGBAN LÉVŐ VIRGO KLASZTERBEN TÖRTÉNIK Nagyon kevés a várható esemény: 0.01-0.1 esemény/év(NS-NS) Galaxisok ezrei az ábrán jelölt 50 millió fényévnyi távolságon belül Debrecen, 2013 augusztus 22.

  10. Az interferometrikus elven működő detektorok fejlődése: • A Virgo detektor: Észlelési távolság (a.u.) Elérhető a kívánt pontosság Fizikai felsőkorlátok Adatgyűjtés, első mérések A detektor megépítése és üzembe helyezése Ugyanazon infrastruktúra év Debrecen, 2013 augusztus 22. 2003 2008

  11. Enhanced LIGO/Virgo+ Virgo/LIGO 108 ly Adv. Virgo/Adv. LIGO Credit: R.Powell, B.Berger A második generációs detektorok • Az első generációs detektorok igazolták, hogy a tervezett mérési pontosság elérhető • A második generációs detektorok lehetővé teszik pl.: • A neutroncsillag kettősök összeolvadására vonatkozó érzékenységi határ 20 MPc-ről 200 MPc-re történő növelését • Évente néhány tucat ilyen típusú megfigyelés várható (az SNR még viszonylag alacsony!) • A forgás lassulása több ismert pulzár esetében kimérhető lesz • 2-3 ÉV ÉPÍTKEZÉS!!! • Magyar vonatkozás: • Az advanced Virgo Tier0 rendszere a Wigner Adatcentrumban ??? • Szeptemberben indulnakazegyeztetések. Debrecen, 2013 augusztus 22.

  12. Kifejlesztettük a CBwavesprogramcsomagot CsizmadiaPéter, DebreczeniGergely, RáczIstvánésVasúthMátyás (WIGNER FK): Gravitational waves from spinning eccentric binaries Class. Quantum Grav. 29 (2012) 245002 Olyankompakt összeolvadókettősökáltalkisugárzottgravitációshullámokmeghatározását teszilehetővé, amelyekspinnel és esetleg nagyexcentricitássalrendelkeznek. A poszt-newtoniformalizmusfelhasználásávalegyidejűleghatározzuk meg akettős mozgását (ezt 3.5PN rendigbezárólag), valamintazáltalukkibocsátottgravitációs hullámformát (ezt 2PN rendigbezárólag). A kompaktkettősökfelfedezéséreszakosodott CBC csoportszámáraolyanhullámforma- bankokatkívántunkkialakítani, melyekképesséteszik a LIGO-Virgo együttműködéstaz excentrikus, valamintspinnel is rendelkezőkettősök, mint forrásokhatékonyfelismerésére. A kóda LIGO-Virgo kollaborációáltalhasznált LAL/LALsimulation programcsomagszervesrészévévált. Debrecen, 2013 augusztus 22.

  13. Precíziós csillagászat kozmológia ? 3. GENERÁCIÓ? A jelenleg alkalmazott infrastruktúra határa Első detektálás • A GW detektorok fejlődése: (pl. Virgo) Az “advanced” technikák tesztelése Észlelési távolság (a.u.) Advanced detectors A működési elv igazolása enhanceddetectors Adatgyűjtés, első mérések A detektor megépítése és üzembe helyezése Same infrastructure Same infrastructure Same infrastructure Lényegében változatlan infrastruktúra (20 év a Virgo esetében, még több a LIGO & GEO600 esetén) év 2003 2008 2011 2017 2022

  14. Miért fontos a gravitációs hullámok észlelése és a gravitációshullám-csillagászat megszületése? • A kozmoszról kialakított elképzeléseink majdnem teljes egészében az elektromágneses hullámok által közvetített információkon nyugszanak. • A csillagok belsejében zajló extrémen dinamikus folyamatokat csak nagyon áttételesen tudjuk vizsgálni • Az univerzum jelenleg elfogadott modellje értelmében az univerzum 97%-a „sötét” (energiaés anyag) • Alig hatnak kölcsön az anyaggal: A forrásoktól induló jelek torzulásmentesen jutnak el a detektorokhoz • Információ az univerzum korai állapotáról? WMAP 408MHz Infrared visible g-ray X-ray GW ? GRB Debrecen, 2013 augusztus 22.

  15. 10-22 10-23 10-24 10-25 1st generation eLISA 3rd generation Credit: B.Sathyaprakash h (1/√Hz)‏ 2009 2028? Adv detectors 2015 2020 0.1mHZ 10mHZ1 Hz 100HZ 10kHz Az ffrekvencia / azon feketelyuk kettősök tömege, melyek az összeolvadási frekvenciája f 4x107 M4x105 M4x103 M40 M 0.4 M Debrecen, 2013 augusztus 22.

  16. ~100 m Debrecen, 2013 augusztus 22.

  17. Az ET Magyarországon? • 2010 április 2-5: A helyszínkiválasztásában résztvevő holland kutatók szeizmológiai méréseket végeztek a Gyöngyösoroszi bányában • A Mátra a megvizsgált 11 európai lehetséges helyszín közül a három legesélyesebb között van Debrecen, 2013 augusztus 22.

  18. „A detektor helyszínének kiválasztása során annak szeizmikusjellemzőinél talán fontosabb szerepet játszik majd a detektort befogadni kész állam kutatóinak, a tudományt finanszírozó szervezeteinek és kormányának összehangolt erőfeszítése.” Debrecen, 2013 augusztus 22.

  19. A második detektor megépítése • 50 év! Az ET megvalósításának időrendje • A kezdési időpontkülönféle változók függvénye: • A megvalósítási tervek elkészülésének ideje • Az Advanced detektorok első direkt detektálása (2017?) • Különféle hivatalos döntési mechanizmusok • … • A döntés megszületése 2017-re tehető, míg építkezés kezdete várhatóan 2019 lesz 2019 2021 2023 2017 2025 Debrecen, 2013 augusztus 22.

  20. A jelenleg elképzelt formáció • A teljes infrastruktúra: • Kezdeti fázis: • 1 detektor (2 ITF) • Értelmes fizikai mérések a feljavított advanced detektorokkal együtt • Sematikus ábra • Részleges kiépítettség: • 2 detektor (4 ITF) • cross-correlation Credits: S. Hild • A teljes kiépítettség: • 3 detektor (6 ITF) • A kétpolarizációs állapot mérése Debrecen, 2013 augusztus 22.

  21. Összefoglalás: • Az első generációs detektorok igazolták, hogy a tervezett érzékenység elérhető • A második generációs gravitációshullám-detektorok: • Advanced Virgo: Lehetőség az első direkt detektálásra • Az első direkt detektálásra való felkészülésben új kereső algoritmusok és módszerek kialakítása • Az érzékenység növelése szeizmológiai zajok kiszűrésével • A gravitációshullám-csillagászat kezdete az ET megépítése utánra várható • Koncepcionális és technikai tervezés • Helyszínkiválasztás: A Mátra az egyik lehetséges helyszín • Minél szélesebb körű részvételre lenne szükség és lehetőség a Virgo és az ET együttműködésekben • WIGNER FK, MME, MTA CSFK, MFGI, ……… •  rengeteg feladat és lehetőség  Debrecen, 2013 augusztus 22.

  22. Köszönöm a figyelmet Debrecen, 2013 augusztus 22.

More Related