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MiniGrail

MiniGRAIL fue una antena de masa resonante de tercera generación , [ 1 ] una esfera masiva diseñada para detectar ondas gravitacionales . MiniGRAIL fue el primer detector de est...

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MiniGRAIL fue una antena de masa resonante de tercera generación , [ 1 ] una esfera masiva diseñada para detectar ondas gravitacionales . MiniGRAIL fue el primer detector de este tipo en utilizar un diseño esférico. Está ubicada en la Universidad de Leiden, en los Países Bajos . El proyecto fue gestionado por el Laboratorio Kamerlingh Onnes . [ 2 ] Un equipo del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Ginebra , Suiza , también participó activamente. El proyecto se dio por terminado en 2005.

Las ondas gravitacionales son un tipo de radiación emitida por objetos con masa que experimentan aceleración. Se sospecha que las fuentes más potentes de ondas gravitacionales son objetos compactos como las estrellas de neutrones y los agujeros negros . Este detector podría detectar ciertos tipos de inestabilidades en estrellas de neutrones individuales y binarias en rotación, así como la fusión de pequeños agujeros negros o estrellas de neutrones. [ 3 ]

Diseño

Un diseño esférico tiene la ventaja de poder detectar ondas gravitacionales que llegan desde cualquier dirección, y es sensible a la polarización. [ 4 ] Cuando las ondas gravitacionales con frecuencias de alrededor de 3000  Hz pasan a través de la esfera MiniGRAIL, vibrará con desplazamientos del orden de 10 −20 m. [ 5 ] En comparación, la sección transversal de un solo protón (el núcleo de un átomo de hidrógeno ) es de 10 −15 m (1 fm). [ 6 ] 

Para mejorar la sensibilidad, el detector estaba diseñado para operar a una temperatura de 20  mK. [ 2 ] La antena original del detector MiniGRAIL era una  esfera de 68 cm de diámetro hecha de una aleación de cobre con un 6 % de aluminio. Esta esfera tenía una masa de 1150  kg y resonaba a una frecuencia de 3250  Hz. Estaba aislada de vibraciones mediante siete  masas de 140 kg. Se esperaba que el ancho de banda del detector fuera de ±230  Hz. [ 3 ]

Durante la fundición de la esfera, apareció una grieta que redujo la calidad a niveles inaceptables. Fue reemplazada por una  esfera de 68 cm con una masa de 1300  kg. Esta fue fabricada por ItalBronze en Brasil. La mayor masa redujo las frecuencias de resonancia en aproximadamente 200  Hz. [ 7 ] La esfera está suspendida de cables de acero inoxidable a los que se fijan resortes y masas para amortiguar las vibraciones. El enfriamiento se realiza mediante un refrigerador de dilución . [ 8 ]

Las pruebas realizadas a temperaturas de 5 K demostraron que el detector tenía una sensibilidad máxima a la deformación de 1,5 × 10⁻²⁰ Hz⁻¹ / ² a una frecuencia de 2942,9  Hz. En un ancho de banda de 30 Hz  , la sensibilidad a la deformación fue superior a 5 × 10⁻²⁰ Hz⁻¹ / ² . Se espera que esta sensibilidad mejore en un orden de magnitud cuando el instrumento opere a 50 mK. [ 4 ]

Un detector similar llamado " Mario Schenberg " se encuentra en São Paulo . La cooperación de los detectores aumenta considerablemente las posibilidades de detección al observar coincidencias. [ 9 ]

Referencias

  1. ↑ Schutz, Bernard (14 de mayo de 2009). Un primer curso de relatividad general (2.ª  ed.). Cambridge. págs. 214–220 . ISBN  978-0521887052.
  2. 1 2 de Waard, A; et al. (2003). "MiniGRAIL, el primer detector esférico". Classical and Quantum Gravity . 20 (10): S143– S151. Bibcode : 2003CQGra..20S.143D . doi : 10.1088/0264-9381/20/10/317 . S2CID 250902916 .  
  3. 1 2 Van Houwelingen, Jeroen (24-06-2002). "Desarrollo de una bobina de Nb de película delgada superconductora para su uso en los transductores MiniGRAIL" (PDF) . Universidad de Leiden . págs. 1–17 . Recuperado el 16-09-2009 . 
  4. 1 2 Gottardi, L.; De Waard, A.; Usenko, O.; Frossati, G.; Podt, M.; Flokstra, J.; Bassan, M.; Fafone, V.; et al. (noviembre de 2007). "Sensibilidad del detector esférico de ondas gravitacionales MiniGRAIL que opera a 5K". Physical Review D . 76 (10): 102005.1 – 102005.10 . arXiv : 0705.0122 . Bibcode : 2007PhRvD..76j2005G . doi : 10.1103/PhysRevD.76.102005 . S2CID 119261963 .  
  5. ↑ Bruins, Eppo (26 de noviembre de 2004). "¡Escucha, dos agujeros negros están chocando!" . Informe de innovaciones . Consultado el 16 de septiembre de 2009 .
  6. ↑ Ford, Kenneth William (2005). El mundo cuántico: física cuántica para todos . Harvard University Press . pág . 11. ISBN  0-674-01832-X.
  7. ↑ de Waard, A.; et al. (2005). "Informe de progreso de MiniGRAIL 2004" . Classical and Quantum Gravity . 22 (10): S215– S219. Bibcode : 2005CQGra..22S.215D . doi : 10.1088/0264-9381/22/10/012 . S2CID 35852172 .  
  8. ↑ de Waard, A.; et al. (marzo de 2004). "Enfriamiento de MiniGRAIL a temperaturas de milikelvin" (PDF) . Classical and Quantum Gravity . 21 (5): S465– S471. Bibcode : 2004CQGra..21S.465D . doi : 10.1088/0264-9381/21/5/012 . S2CID 250811527 .  
  9. ↑ Frajuca, Carlos; et al. (diciembre de 2005). "Transductores resonantes para detectores esféricos de ondas gravitacionales" (PDF) . Revista Brasileña de Física . 35 (4b): 1201– 1203. Bibcode : 2005BrJPh..35.1201F . doi : 10.1590/S0103-97332005000700050 . 
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