КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-12-01095
НазваниеФизические основы гравитационно-волновых детекторов 3-его поколения
Руководитель Вятчанин Сергей Петрович, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
Конкурс №18 - Конкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика
Ключевые слова Лазерные гравитационные-волновые детекторы, кремниевые пробные массы, квантовые и прецизионные измерения, нестационарные и негауссовские шумы, совместный анализ данных разной физической природы, криогенные зеркала, сейсмический шум, параметрическая неустойчивость
Код ГРНТИ29.33.00, 29.35.03, 29.35.17
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Более чем пятидесятилетнее развитие гравитационно-волнового эксперимента привело недавно к успешной реализации прямого детектирования гравитационно-волнового излучения от слияния черных дыр. В настоящее время на повестке дня стоит вопрос создания сети гравитационно-волновых (ГВ) детекторов нового (третьего) поколения, которая даст возможность регистрировать гравитационно-волновые всплески внеземного происхождения с частотой несколько раз в сутки и позволит эффективно использовать получаемую информацию для астрофизических исследований. В настоящем проекте предполагается сконцентрироваться на следующих наиболее важных аспектах создания детекторов нового поколения:
а) разработка охлаждаемых пробных масс детекторов и их подвесов с целью получения минимального уровня тепловых и избыточных шумов;
б) измерение оптических потерь в кремнии с помощью микрорезонаторов с модами шепчущей галереи;
в) исследование проблем и определение оптимальной стратегии ГВ детектора в режиме непрерывного мониторинга, включая влияние возможных неустойчивостей и уменьшение тепловых шумов зеркал;
г) Развитие и обоснование новых методов и алгоритмов многоканальной (multi-messenger) астрономии, предполагающей совместный анализ данных в сети ГВ детекторов с учетом информации с других астрофизических инструментов, таких, в частности, как нейтринные и гамма детекторы;
д) Исследование специфики сейсмического и грави-градиентного фона на Северном Кавказе с целью определения возможного оптимального расположения ГВ детектора в России, включая возможность подземного размещения;
е) Исследование новых подходов, направленных на подавление и фильтрацию избыточных опто-механических шумов в различных элементах ГВ детекторов третьего поколения, предполагающих, в частности, охлаждение частей установки до азотных и гелиевых температур, в том числе, применение криогенной оптики.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Шитиков А.Е., Биленко И.А., Кондратьев Н.М., Лобанов В.Е., Маркосян А., Городекий М.Л.
Billion Q-factor in silicon WGM resonators,
Optica, Vol. 5, Issue 12, pp. 1525-1528 (год публикации - 2018)
10.1364/OPTICA.5.001525
2.
Й.Дикман, С. Крокер, Ю. Левин, Р. Наврот, С. Вятчанин
Thermal noise of beam splitters in laser gravitational wave detectors
Physical Review, D 98, 082002 (2018) (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevD.98.082002
3.
М.В. Поплавский, А.Б. Мацко, Х. Ямамото, С.П. Вятчанин
On fundamental diffraction limitation of finesse of a Fabry–Perot cavity
Journal of Optics, vol. 20 (2018) 075609 (год публикации - 2018)
10.1088/2040-8986/aac7d4
4.
А.Б. Мацко, С.П. Вятчанин
Electromagnetic-continuum-induced nonlinearity
Physical Review A, A 97 (2018) 053824 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevA.97.053824
5.
А.Б. Мацко, С.П. Вятчанин
On sensitivity limitations of a dichromatic optical detection of a classical mechanical force
Journal of the Optical Society of America B, Vol. 35, No. 8, 1970-1978 (год публикации - 2018)
10.1364/JOSAB.35.001970
6.
Прохоров Л.Г. , Митрофанов В.П., Камай Б., Марковиц А., Ni K., Адхикари Р.К.
Measurement of mechanical losses in the carbon nanotube black coating of silicon wafers
Classical and Quantum Gravity (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6382/ab5357
7. Прохоров Л.Г., Светаев А.В., Лунин Б.С., Запотылько Н.Р., Катков А.А., Митрофанов В.П. Температурная зависимость потерь в механическом резонаторе, изготовленном методом прямого сращивания кремниевых пластин Физика и техника полупроводников, 2020, том 54, вып. 1, стр. 72-76 (год публикации - 2020)
8.
Гусев А.В., Руденко В.Н.
Optimal Integration of the Components of the Global Network of Gravitational-Wave Antennas
Moscow University Physics Bulletin, Vol. 74, No. 2, pp. 115–123 (год публикации - 2019)
10.3103/S0027134919020097
9.
Кувшинский М.В., Орешкин С.И., Попов С.М., Руденко В.Н., Юдин И.С., Азарова В.В., Благов С.В
Tests of Cryogenic Fabry–Perot Cavity with Mirrors on Different Substrates
Applied Sciences, vol. 9, 230 (год публикации - 2019)
10.3390/app9020230
10. Руденко В.Н., Гаврилюк Ю.М., Гусев А.В., Кричевский Д.П., Орешкин С.И., Попов С.М., Юдин И.С. Gravitational wave detector OGRAN as multi-messenger project of RAS-MSU International Journal of Modern Physics A (год публикации - 2019)
11.
Назмиев А., Вятчанин С.П.
Stable optical rigidity based on dissipative coupling
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 52, 155401 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6455/ab1ecb
12.
Стрыгин С.Е.
Parametric oscillatory instability in a Fabry–Perot cavity of the Einstein Telescope with different mirror’s materials
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.05.049
13.
Крокер С., Дикман И., Хуртадо С.В.Р., Хейнерт Д.,Наврод Р., Вятчанин С.П.
Brownian thermal noise in functional optical surfaces
Physical Review D, v.96, p. 022002 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevD.96.022002
14.
Квашнин Н.Н., Кувшинский М.В. , Орешкин С. И., Попов С. М., Руденко В. Н., Скворцов М. Н., Юдин И. С., БлаговС. В.
КРИОГЕННАЯ МОДЕЛЬ ГРАВИТАЦИОННОЙ АНТЕННЫ ОГРАН
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ИНЖИНИРИНГ, том 7, No 6, с. 1–8 (год публикации - 2017)
10.1134/S2079562916060038
15.
Туголуков М., Левин Ю., Вятчанин С.
Thermal noise computation in gravitational wave interferometers from first principles
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.07.001
16.
Прохоров Л.Г., Копцов Д.В., Матюшечкина М.С., Митрофанов В.П. и др.
Upper limits on the mechanical loss of silicate bonds in a silicon tuning fork oscillator
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.07.007
Публикации
1.
Шитиков А.Е., Биленко И.А., Кондратьев Н.М., Лобанов В.Е., Маркосян А., Городекий М.Л.
Billion Q-factor in silicon WGM resonators,
Optica, Vol. 5, Issue 12, pp. 1525-1528 (год публикации - 2018)
10.1364/OPTICA.5.001525
2.
Й.Дикман, С. Крокер, Ю. Левин, Р. Наврот, С. Вятчанин
Thermal noise of beam splitters in laser gravitational wave detectors
Physical Review, D 98, 082002 (2018) (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevD.98.082002
3.
М.В. Поплавский, А.Б. Мацко, Х. Ямамото, С.П. Вятчанин
On fundamental diffraction limitation of finesse of a Fabry–Perot cavity
Journal of Optics, vol. 20 (2018) 075609 (год публикации - 2018)
10.1088/2040-8986/aac7d4
4.
А.Б. Мацко, С.П. Вятчанин
Electromagnetic-continuum-induced nonlinearity
Physical Review A, A 97 (2018) 053824 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevA.97.053824
5.
А.Б. Мацко, С.П. Вятчанин
On sensitivity limitations of a dichromatic optical detection of a classical mechanical force
Journal of the Optical Society of America B, Vol. 35, No. 8, 1970-1978 (год публикации - 2018)
10.1364/JOSAB.35.001970
6.
Прохоров Л.Г. , Митрофанов В.П., Камай Б., Марковиц А., Ni K., Адхикари Р.К.
Measurement of mechanical losses in the carbon nanotube black coating of silicon wafers
Classical and Quantum Gravity (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6382/ab5357
7. Прохоров Л.Г., Светаев А.В., Лунин Б.С., Запотылько Н.Р., Катков А.А., Митрофанов В.П. Температурная зависимость потерь в механическом резонаторе, изготовленном методом прямого сращивания кремниевых пластин Физика и техника полупроводников, 2020, том 54, вып. 1, стр. 72-76 (год публикации - 2020)
8.
Гусев А.В., Руденко В.Н.
Optimal Integration of the Components of the Global Network of Gravitational-Wave Antennas
Moscow University Physics Bulletin, Vol. 74, No. 2, pp. 115–123 (год публикации - 2019)
10.3103/S0027134919020097
9.
Кувшинский М.В., Орешкин С.И., Попов С.М., Руденко В.Н., Юдин И.С., Азарова В.В., Благов С.В
Tests of Cryogenic Fabry–Perot Cavity with Mirrors on Different Substrates
Applied Sciences, vol. 9, 230 (год публикации - 2019)
10.3390/app9020230
10. Руденко В.Н., Гаврилюк Ю.М., Гусев А.В., Кричевский Д.П., Орешкин С.И., Попов С.М., Юдин И.С. Gravitational wave detector OGRAN as multi-messenger project of RAS-MSU International Journal of Modern Physics A (год публикации - 2019)
11.
Назмиев А., Вятчанин С.П.
Stable optical rigidity based on dissipative coupling
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 52, 155401 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6455/ab1ecb
12.
Стрыгин С.Е.
Parametric oscillatory instability in a Fabry–Perot cavity of the Einstein Telescope with different mirror’s materials
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.05.049
13.
Крокер С., Дикман И., Хуртадо С.В.Р., Хейнерт Д.,Наврод Р., Вятчанин С.П.
Brownian thermal noise in functional optical surfaces
Physical Review D, v.96, p. 022002 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevD.96.022002
14.
Квашнин Н.Н., Кувшинский М.В. , Орешкин С. И., Попов С. М., Руденко В. Н., Скворцов М. Н., Юдин И. С., БлаговС. В.
КРИОГЕННАЯ МОДЕЛЬ ГРАВИТАЦИОННОЙ АНТЕННЫ ОГРАН
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ИНЖИНИРИНГ, том 7, No 6, с. 1–8 (год публикации - 2017)
10.1134/S2079562916060038
15.
Туголуков М., Левин Ю., Вятчанин С.
Thermal noise computation in gravitational wave interferometers from first principles
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.07.001
16.
Прохоров Л.Г., Копцов Д.В., Матюшечкина М.С., Митрофанов В.П. и др.
Upper limits on the mechanical loss of silicate bonds in a silicon tuning fork oscillator
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.07.007
Публикации
1.
Шитиков А.Е., Биленко И.А., Кондратьев Н.М., Лобанов В.Е., Маркосян А., Городекий М.Л.
Billion Q-factor in silicon WGM resonators,
Optica, Vol. 5, Issue 12, pp. 1525-1528 (год публикации - 2018)
10.1364/OPTICA.5.001525
2.
Й.Дикман, С. Крокер, Ю. Левин, Р. Наврот, С. Вятчанин
Thermal noise of beam splitters in laser gravitational wave detectors
Physical Review, D 98, 082002 (2018) (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevD.98.082002
3.
М.В. Поплавский, А.Б. Мацко, Х. Ямамото, С.П. Вятчанин
On fundamental diffraction limitation of finesse of a Fabry–Perot cavity
Journal of Optics, vol. 20 (2018) 075609 (год публикации - 2018)
10.1088/2040-8986/aac7d4
4.
А.Б. Мацко, С.П. Вятчанин
Electromagnetic-continuum-induced nonlinearity
Physical Review A, A 97 (2018) 053824 (год публикации - 2018)
10.1103/PhysRevA.97.053824
5.
А.Б. Мацко, С.П. Вятчанин
On sensitivity limitations of a dichromatic optical detection of a classical mechanical force
Journal of the Optical Society of America B, Vol. 35, No. 8, 1970-1978 (год публикации - 2018)
10.1364/JOSAB.35.001970
6.
Прохоров Л.Г. , Митрофанов В.П., Камай Б., Марковиц А., Ni K., Адхикари Р.К.
Measurement of mechanical losses in the carbon nanotube black coating of silicon wafers
Classical and Quantum Gravity (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6382/ab5357
7. Прохоров Л.Г., Светаев А.В., Лунин Б.С., Запотылько Н.Р., Катков А.А., Митрофанов В.П. Температурная зависимость потерь в механическом резонаторе, изготовленном методом прямого сращивания кремниевых пластин Физика и техника полупроводников, 2020, том 54, вып. 1, стр. 72-76 (год публикации - 2020)
8.
Гусев А.В., Руденко В.Н.
Optimal Integration of the Components of the Global Network of Gravitational-Wave Antennas
Moscow University Physics Bulletin, Vol. 74, No. 2, pp. 115–123 (год публикации - 2019)
10.3103/S0027134919020097
9.
Кувшинский М.В., Орешкин С.И., Попов С.М., Руденко В.Н., Юдин И.С., Азарова В.В., Благов С.В
Tests of Cryogenic Fabry–Perot Cavity with Mirrors on Different Substrates
Applied Sciences, vol. 9, 230 (год публикации - 2019)
10.3390/app9020230
10. Руденко В.Н., Гаврилюк Ю.М., Гусев А.В., Кричевский Д.П., Орешкин С.И., Попов С.М., Юдин И.С. Gravitational wave detector OGRAN as multi-messenger project of RAS-MSU International Journal of Modern Physics A (год публикации - 2019)
11.
Назмиев А., Вятчанин С.П.
Stable optical rigidity based on dissipative coupling
Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 52, 155401 (год публикации - 2019)
10.1088/1361-6455/ab1ecb
12.
Стрыгин С.Е.
Parametric oscillatory instability in a Fabry–Perot cavity of the Einstein Telescope with different mirror’s materials
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.05.049
13.
Крокер С., Дикман И., Хуртадо С.В.Р., Хейнерт Д.,Наврод Р., Вятчанин С.П.
Brownian thermal noise in functional optical surfaces
Physical Review D, v.96, p. 022002 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevD.96.022002
14.
Квашнин Н.Н., Кувшинский М.В. , Орешкин С. И., Попов С. М., Руденко В. Н., Скворцов М. Н., Юдин И. С., БлаговС. В.
КРИОГЕННАЯ МОДЕЛЬ ГРАВИТАЦИОННОЙ АНТЕННЫ ОГРАН
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ИНЖИНИРИНГ, том 7, No 6, с. 1–8 (год публикации - 2017)
10.1134/S2079562916060038
15.
Туголуков М., Левин Ю., Вятчанин С.
Thermal noise computation in gravitational wave interferometers from first principles
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.07.001
16.
Прохоров Л.Г., Копцов Д.В., Матюшечкина М.С., Митрофанов В.П. и др.
Upper limits on the mechanical loss of silicate bonds in a silicon tuning fork oscillator
Physics Letters A (год публикации - 2017)
10.1016/j.physleta.2017.07.007