遺跡引力波探測實驗中的噪聲分析.pdf

1、引力波探測是對廣義相對論的一種檢驗，也提供一種新的觀測宇宙的手段。很多天文活動都可能產(chǎn)生引力波，遺跡引力波即為其中之一。遺跡引力波發(fā)生在宇宙演化的極早期，是宇宙在暴脹的過程中零點漲落被放大而出現(xiàn)的隨機背景，攜帶著極早期宇宙演化的信息。探測這種引力波，能增加我們對早期宇宙更加深入的了解。
　　 盡管目前已經(jīng)有多個探測計劃(LIGO，VIRGO，GEO 600，TAMA 300)在實施，這些計劃所探測的頻段大多分布在低頻區(qū)域（10-

2、4-10 4 Hz），而遺跡引力波的最大頻率能達到10 10 Hz，在這些低頻頻段之外，為高頻的引力波。故探測這類引力波需要新的探測方案。李芳昱教授等提出一種探測方案。在這個方案中，一束高能微波束（高斯束）沿軸向通過一個有強靜磁場的圓柱形空腔。微波束與入射的高頻引力波相互作用，其中一些光子將改變原來的傳播方向而發(fā)生側(cè)向偏轉(zhuǎn)。這些光子通過與圓筒軸向垂直的一個矩形通道，被微波探測器接收。通過檢測這些改變了方向的光子，可以確定是否探測到引力波

3、。
　　 與任何信號探測方案一樣，探測效率依賴于探測裝置的信噪比。引力波是極弱的信號，為了獲得這樣弱的信號，要求探測儀器和探測環(huán)境具有極低的噪聲水平。
　　 因此，探測遺跡引力波的方案是否現(xiàn)實可行，依賴于對于探測方案的噪聲分析。本文對李方昱等提出的方案中的三種不可避免的噪聲（探測空腔的熱輻射噪聲、高能微波束（高斯束）在探測裝置中的散射、微波探測裝置中的熱噪聲）進行分析。確認，當該實驗裝置只有在適當?shù)牡蜏睾洼^高的微波功率并