Исследование диссипации и тепловых флуктуаций в высокодобротных механических осцилляторах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат физико-математических наук Лурье, Сергей Леонидович

• Лурье, Сергей Леонидович
• кандидат физико-математических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Лурье, Сергей Леонидович

Введение

1 Обзор литературы

1.1 Тепловые и избыточные шумы подвесов лазерно-интерферо-метрических гравитационно-волновых детекторов (LIGO, VIRGO).

1.2 Факторы, ограничивающие добротность.

1.2.1 Потери, связанные с рассеянием энергии в маг териале нити.

1.2.2 Диссипация энергии в поверхностном слое

1.2.3 Поверхностные потери, обусловленные адсорбированной водой.

1.2.4 Потери, связанные с конструкцией маятников

1.2.5 Влияние потерь отдачи

1.2.6 Влияние остаточного газа.

1.3 Особенности макроскопических квантовых измерений

1.4 Методы изготовления кварцевых нитей.

2 Измерения тепловых и избыточных шумов в кварцевых нитях

2.1 Эффективная шумовая температура.

2.2 Эксперимент

2.3 Результаты эксперимента.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Лурье, Сергей Леонидович

2.4 Заключение

Как следует из результатов эксперимента, с достоверностью 95% можно утверждать о том, что эффективная температура в условиях нашего эксперимента не зависит от натяжения и равна комнатной температуре в пределах точности измерения, составлявшей от 2,4 х 10-и-^= до 1,2 х Ю"10-£М=. Важным результатом работы является то, что разработанная методика подвеса позволила достичь высокого уровня добротности (ф ~ 107). Создание более

N0. Добротность я Натяжение а, в % к а „а Частота основной струнной моды /о = ^о/27Г Расчетная величина ЗДо), ^ Экспериментально измеренная &(/о), ^ Эффективная температура Т*, К

1 (6,7 ± 0,2) • 104 43% 1531 (1,8 ± 0,1) • 10"9 (1,9 ±0,2). ю-9 310 ± 30

2 (7,4 ± 0,1)•104 33% 1335 (2,6 ± 0,1) • 10"9 (2,9 ±0,4). 10~9 325 ± 44

2 (7,4 ± 0,1)•104 50% 1571 (1,8 ±0,1). 10"9 (2,0 ± 0,2) • ю-9 328 ± 34

3 (9,9 ± 0,3) • 104 41% 2096 (2,0 ± 0,1) • 10"9 (2,0 ±0,1). 10"9 295 ± 10

3 (6,2 ± 0,3)•104 59% 2450 (2,1 ± 0,1) • ю-9 (2,3 ± 0,3) • ю-9 320 ± 39

3 (9,4 ± 0,9)•104 82% 3583 (2,5 ±0,2). 10"9 (2,4 ±0,4). ю-9 276 ± 46

3 (7,3 ± 0,6)•104 81% 3330 (2,5 ± 0,2) • 10"9 (2,5 ± 0,1) • ю-9 301 ± 13

4 (1,17 ± 0,04) • 107 7,5% 1996 (4,0 ± 0,8) • Ю"10 (4,0 ±1,9). ю-10 290 ± 130

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Лурье, Сергей Леонидович, 2005 год

1. A. Abramovici et al // Phys.Letters. A 1996 N 218, C. 157.

2. В. Б. Брагинский // Успехи Физических Наук. 2000 N 43 (7), С. 691.

3. Abbott В, Abbott R, R. Adhikari, A. Ageev et. al. Detector description and performance for the first coincidence observations between LIGO and GEO // Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Research A. 2004 N 517, C. 154-179.

4. B. Abbott et al. (LIGO scientific collaboration) // Phys. Rev. D 2004 N 08 p. 69.

5. B. Abbott et al. (LIGO scientific collaboration) // Phys. Rev. D 2004 N 12 p. 69.

6. A. Gillespie, F.Raab // Phys. letters. A. 1994 N 190, C. 213-220.

7. V.B. Braginsky, V.P. Mitrofanov and S.P. Vyatchanin // Rev.Sci. Instrum. 1994 N 65, C.3771.

8. V.B. Braginsky, V.P .Mitrofanov, K.V. Tokmakov // Phys. Lett. A. 1996 N 218, C. 164.

9. V.P. Mitrofanov // Physics-Doklady, 1997 N 40, C. 564.

10. P. Willcms, V.Sannibale, J.Weel and V.Mitrofanov 11 Phys. Letters A. 2002 N 297, C. 37.

11. I. A. Bilenko, A.Yu. Ageev, V.B. Braginsky // Phys. letters. A 1998 N 246, C. 479.

12. Ландау JI. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. М: Наука. 1976. 583 с.

13. Gonsalez G. I., Saulson P. R. Browninan motion of a mass suspended by anelastic wire. //J. Acoustic Soc. Am. 1994 v.96 N 1 pp 207-212.

14. Saulson P. R. Thermal noise in mechanical expertiments // Phys. Rev. D, 1990 v.42 N 8 C. 2437-2445.

15. Новик. А., Берри Б. Релаксационные явления в кристаллах. М.:Атомиздат. 1975. 472 с.

16. Saulson P. R. Thermal noise in mechanical experiments // Phys. Rev. D. 1990 v.42 No.8 pp 2437-2445

17. Зинер К. Упругость и неупругость в металлах. М. Наука. 1967, 372 с.

18. Ахиезер А. И. О поглощении звука в твердых телах. // ЖЭТФ, 1938 N 8, с. 1318-1325.

19. Брагинский В. Б., Митрофанов В. П., Панов В. И. Системы с малой диссипацией. М.: Наука. 1981, 144 с.

20. Митрофанов В. П., Оводова Л. Г., Шиян В. С. Затухание продольных волн в сапфире, обусловленное фонон-фононным взаимодействием. //ФТТ, 1980 т. 22 N 5, с. 1545-1547.

21. Леко В. К., Мазурин О. В. Свойства кварцевого стекла. Л.: Наука. 1985, 166 с.

22. Брагинский В. В., Митрофанов В. П., Охрименко О. А. Осцилляторы для гравитационных антенн на свободных массах. //Письма в ЖЭТФ, 1992 т. 55 вып. 8, с. 424-426.

23. Лунин Б. С., Торбин С. Н., Данчевская М. Н., Батов И. В. Влияние нарушенного поверхностного слоя на добротность резонаторов из кварцевого стекла.//Вестник Мое. Ун-та, сер. 2, химия, 1994 т. 35 N 1, с. 24-28.

24. W. J. Startin, М. A. Beilby, P. R. Saulson // Rev. Sei. Instr. 1998 N 69 С. 3681.

25. P.Willems, V.Sannibale, J.Weel, V.Mitrofanov // Phys. Lett. A 2002 N 297 С. 37.

26. Andri M. Gretarsson, Gregory M. Harry, Dissipation of Mechanical Energy in Fused Silica Fibers // Rev. Sei. Instr. 1999 vol. 10 N 70, C.4081

27. Положий Г. H. Уравнения математической физики. М: Высшая школа. 1964, 559 с.

28. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория упругости. М.: Наука. 1987, 246 с.

29. Ландсберг Г. С. Оптика. М.: Наука. 1976, 926 с.

30. М. L. Gorodetsky, V. S. Ilchenko, A. D. Pryamikov Rayleigh scattering in high-Q microspeheres // JOSA В 1993.

31. M. L. Gorodetsky, V. S. Ilchenko, A. A. Savchenko Optical microsphere resonators: optimal coupling and the ultimate Q // Proc. Laser Resonator Symp. Photonics West '98 San-Jose, CA, Jan 1998, Proc. of SPIE v.3267, pp. 251-262.

32. Берштейн В. А., Никитин В. В. ДАН СССР 1970 N 4 с. 823-826.

33. Витман Ф. Ф., Берштейн В. А., Пух В. П. Прочность стекла. М.: Мир. 1969, 77 с.

34. Золотарев В. М., Демин А. В. Опт. и Спектр. 1977 т. 43 N 2 с. 271-279.

35. Киселев А. В., Лыгин В. И. Инфракрасные спектры поверхностных соединений и адсорбированных веществ. М.: Наука, 1981, 459 с.

36. Dodd D., Fraser D. J. // Appl. Phys. 1966 v. 37 N 10 pp. 3911-3913.

37. Берштейн В. А., Зайцева В. П., Никитин В. В. и др. //Физ. хим. обработка материалов 1979 N 4 с. 147-150.

38. Drury R., Roberts J. //Phys. Chem. Glas 1963 v. 4 N 3 C. 79-90.

39. Roberts G., Roberts J. //Phys. Chem. Glas 1966 v. 7 N 3 C. 82-89.

40. Воронков M. Г., Милешкевич В. П. и др. Силоксановая связь. Н.:Наука. 1976, 331 с.

41. V.B.Braginsky, F.Ya.Khalili, P.S.Volikov //Phys. Lett. A 2001 N 287, C. 31.

42. Braginsky V.B., Khalili F.Ya. // Phys. Lett. A 1999 N 257, C. 241246.

43. Биленко И.А., Самойленко А.А. Эффект оптической жесткости в резонаторе Фабри-Перо // Вестник Московского ун-та, сер. 3: физика и астрономия, 2003 № 4 с. 39.

44. Брагинский В.Б., Митрофанов В.П., Токмаков К.В. // Изв. РАН 2000 т. 9 N 64, С. 1671-1674.

45. К. Tokmakov, V. Mitrofanov, V. Braginsky, S. Rowan, J. Hough, in S. Meshkov (Ed.) // Proc. of the Third Eduardo Amaldi Conference, American Institute of Physics, Melville, NY, 2000.

46. Braginsky V.B., Gorodetsky M.L., Khalili F.Ya. // Phys. Lett. A, 1997 N 232, C. 340.

47. Drever R.W.P., ed. D.G. Blair The Detection of Gravitational Waves // Cambridge: Cambridge University Press. 1991.

48. Buonanno A., Chen Y. //Class, and Quantum Grav.,2002 N 19, C. 1569-1574.

49. Buonanno A., Chen Y. //Phys. Rev. D 64, 042006.

50. Mazur et al. //Nature 2003 V. 426, C. 816-819.

51. Стронг Д. Введение в технику эксперимента. М.: Наука. 1947, 662 с.

52. Розанов JI. Н. Вакуумная техника. М.: Высш. шк. 1990, 319 с.

53. Knudsen М. The kinetic theory of gases. Some modern aspects. London, Methnen, New York, Wiley 1952.

54. Дэшмен С. Научные основы ваккумой техники. М.: Мир. 1964, 309 с.

55. Брагинский В. Б. Физические эксперименты с пробными телаг ми. М.: Наука. 1970, 76 с.

56. Митрофанов В.П., Пономарева О.В. Исследование затухания механической энергии в крутильных маятниках на тонких кварцевых нитях //Сер. 3 Физика. Астрономия 1988 NIC. 68-69.

57. Mitrofanov V. P., Tokmakov К. V. // Phys. Lett. A. 2003 N 308 , C. 212.