Hallo zusammen,
Gravitationswellen werden ja von unterschiedlichen Quellen abgestrahlt (enge Doppelsterne, verschmelzende schwarze Löcher, kurz nach dem Urknall) und haben unterschiedliche Charakteristika (Amplitudeen, Frequenz). Dementsprechend sind evtl. unterschiedliche Experimente zum Nachweis notwendig. Insbs. wichtig ist dabei die Nachweisempfindlichkeit, d.h. dass ein Detektor innerhalb des jeweiligen Frequenzbereiches eine genügend hohe Empfindlichkeit aufweist, um die erwartete Amplitude auch nachweisen zu können.
Dazu gibt es eine standardisierte Darstellungsweise. Ich habe dazu einen Foliensatz gefunden, in dem (neben der generellen Darstellung) auf den Seiten 11 und 12 die jeweiligen Empfindlichkeiten von LIGO, advanced LIGO und LISA dargestellt werden. Dabei sind auch die jeweiligen Gravitationswellenquellen (komisches Wort) dargestellt, so dass man erkennt, welche Wellen von welchen Experimenten nachgewiesen werden sollten.
http://www.astro.princeton.edu/~burrows ... ection.pdf
Man beachte insbs. die unterschiedlichen Frequenzbereiche von LIGO (10 - 1000 Hz) und LISA (0.0001 - 0.1 Hz).
Wir sollten den jeweiligen Status der Experimente (es gibt weitere) beobachten.
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Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, Status
Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, Status
Gruß
Tom
Der Wert eines Dialogs hängt vor allem von der Vielfalt der konkurrierenden Meinungen ab.
Sir Karl R. Popper
Tom
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Sir Karl R. Popper
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Nach meinem Wissensstand hat bisher noch keines der vielen Experimente einen Nachweis erbringen können. Es wird Zeit, dass LISA in Betrieb geht. Dieses Interferometer ist ja schon lange geplant, aufgrund seiner Größe wird es wohl die größten Chancen für einen Nachweis haben.
Gruß
gravi
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gravi
Unser Wissen ist ein Tropfen. Was wir nicht wissen, ist ein Ozean.
Sir Isaac Newton
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Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Die Funktionsweise eines Laserinterferometers zur Messung von Gravitationswellen birgt so manche Verständnisprobleme. Zwei typische will ich herausgreifen.
Die Dehnung und Stauchung der Raumzeit wirkt gleichermaßen auf die Lichtwellenlänge, sodaß eigentlich gar keine Phasendifferenz auftreten sollte. Das trifft aber, wie hier S.5 http://www.mpa-garching.mpg.de/lectures ... ectors.pdf dargelegt ist, nicht zu, wenn die Lichtlaufzeit in der Größenordnung der Periode der GW liegt und das Licht somit als propagierender Wellenzug betrachtet werden kann.
Ist das nun so zu verstehen, daß die aus der Dehnung/Stauchung der Lichtwellenlänge resultierende Phasenverschiebung im Vergleich zu der auf den unterschiedlichen Lichtlaufzeiten beruhenden Phasenverschiebung dann marginal ist? Oder was hat es mit dem propagierenden Wellenzug auf sich?
Eine andere gelegentlich gehörte Kritik befasst sich mit der Zeitdilatation in der in den beiden Ästen des Interferometers unterschiedlich gekrümmten Raumzeit während der Messung. Demnach sollte im kontrahierten Ast eine Laufzeitverzögerung und entsprechend im gedehnten Ast eine Laufzeitverkürzung eintreten. Meine Frage ist, gibt es diesen Effekt und muß er rechnerisch berücksichtigt werden? Ist es ferner richtig, daß die Raumzeit im kontrahierten Ast positiv und im gestauchten Ast negativ gekrümmt ist?
Ich hoffe, ich konnte mich verständlich machen. Für Antworten bin ich dankbar,
Gruß, Timm
Die Dehnung und Stauchung der Raumzeit wirkt gleichermaßen auf die Lichtwellenlänge, sodaß eigentlich gar keine Phasendifferenz auftreten sollte. Das trifft aber, wie hier S.5 http://www.mpa-garching.mpg.de/lectures ... ectors.pdf dargelegt ist, nicht zu, wenn die Lichtlaufzeit in der Größenordnung der Periode der GW liegt und das Licht somit als propagierender Wellenzug betrachtet werden kann.
Ist das nun so zu verstehen, daß die aus der Dehnung/Stauchung der Lichtwellenlänge resultierende Phasenverschiebung im Vergleich zu der auf den unterschiedlichen Lichtlaufzeiten beruhenden Phasenverschiebung dann marginal ist? Oder was hat es mit dem propagierenden Wellenzug auf sich?
Eine andere gelegentlich gehörte Kritik befasst sich mit der Zeitdilatation in der in den beiden Ästen des Interferometers unterschiedlich gekrümmten Raumzeit während der Messung. Demnach sollte im kontrahierten Ast eine Laufzeitverzögerung und entsprechend im gedehnten Ast eine Laufzeitverkürzung eintreten. Meine Frage ist, gibt es diesen Effekt und muß er rechnerisch berücksichtigt werden? Ist es ferner richtig, daß die Raumzeit im kontrahierten Ast positiv und im gestauchten Ast negativ gekrümmt ist?
Ich hoffe, ich konnte mich verständlich machen. Für Antworten bin ich dankbar,
Gruß, Timm
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Ich bedaure, dass Du hierzu noch keine Antwort erhalten hast.
Zur Zeitdilatation in den Lichtzweigen kann ich aber leider nichts Sinnvolles beitragen...
Was ich jedoch gerade sah, mit LISA geht es voran:
http://www.esa.int/esaSC/SEMX61WWVUG_index_0.html
Leider dauert es noch bis 2014, bis es endlich so weit ist...
Gruß
gravi
Zur Zeitdilatation in den Lichtzweigen kann ich aber leider nichts Sinnvolles beitragen...
Was ich jedoch gerade sah, mit LISA geht es voran:
http://www.esa.int/esaSC/SEMX61WWVUG_index_0.html
Leider dauert es noch bis 2014, bis es endlich so weit ist...
Gruß
gravi
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Sir Isaac Newton
Sir Isaac Newton
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Vielen Dank für den Link, gravi, die bei LISA zu erwartende Meßgenauigkeit schein ja phantastisch zu sein.
Meine erste Frage ist hier http://gw.aei.mpg.de/images/Saulson_199 ... 65_501.pdf recht umfassend behandelt. Es stimmt natürlich, daß die Lichtwellenlänge im selben Takt wie der Raum in der transversalen Ebene gedehnt und gestaucht wird. Aber das Meßprinzip beruht auf dem Vergleich der Zahl der Wellenlängen in den beiden Armen beim gerade gemessenen Dehnungs- Stauchungszustand. Damit ist alles klar.
Bei der zweiten Frage vermute ich, daß es wegen des Verschwindens des Ricci Tensors im flachen Raum gar keine Krümmung und damit keine Zeitdilatation gibt. Für Dehnung/Stauchung zeichnet der Weyl Tesor verantwortlich. Aber ich wäre natürlich interessiert, wie andere user das sehen,
Gruß, Timm
Meine erste Frage ist hier http://gw.aei.mpg.de/images/Saulson_199 ... 65_501.pdf recht umfassend behandelt. Es stimmt natürlich, daß die Lichtwellenlänge im selben Takt wie der Raum in der transversalen Ebene gedehnt und gestaucht wird. Aber das Meßprinzip beruht auf dem Vergleich der Zahl der Wellenlängen in den beiden Armen beim gerade gemessenen Dehnungs- Stauchungszustand. Damit ist alles klar.
Bei der zweiten Frage vermute ich, daß es wegen des Verschwindens des Ricci Tensors im flachen Raum gar keine Krümmung und damit keine Zeitdilatation gibt. Für Dehnung/Stauchung zeichnet der Weyl Tesor verantwortlich. Aber ich wäre natürlich interessiert, wie andere user das sehen,
Gruß, Timm
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Ich denke auch, dass auf den relativ kurzen Distanzen, auf denen LISA funktionieren wird, es nicht zu Zeitdilatationen kommen wird. Nennenswerte Krümmungen der Raumzeit sind dort sicher nicht zu erwarten - nach meiner bescheidenen Meinung.
Gruß
gravi
Gruß
gravi
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Sir Isaac Newton
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Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Die Krümmung aufgrund der Gravitationswellen ist sicher winzig,jedoch nicht Null - aber Dehnung und Stauchung insgs. ja auch. Ich habe noch keien detailierten Rechnungen dazu gesehen, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass es dabei noch irgendwie geartete theoretische Unklarheiten geben kann.
Gruß
Tom
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Sir Karl R. Popper
Tom
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Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Winzig oder nicht vorhanden? Wo soll die Krümmung herkommen? Es ist ja, wenn die Gravitationswelle einläuft, weit und breit keine Masse/Energie, die die Raumzeit krümmen könnte. Es scheint, daß die Partikel trägheitsfrei Bahnen folgen, die nicht gekrümmt sind.tomS hat geschrieben:Die Krümmung aufgrund der Gravitationswellen ist sicher winzig,jedoch nicht Null - aber Dehnung und Stauchung insgs. ja auch.
Die Frage ist, was genau bewirkt der Weyl Tensor in der transversalen Ebene einer Gravitationswelle? Ist der Raum in dieser Ebene flach oder nicht (Winkelsumme im Dreieck? Gravitative Zeitdilatation?)
Kennt ihr einen Relativisten, der dazu etwas sagen könnte? Gravi, Du hast einen guten Draht zu Ray, wäre das eine Möglichkeit?
Gruß, Timm
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Die Gravitationswelle 'transportiert' die Kruemmung.
Gruß
Tom
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Sir Karl R. Popper
Tom
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Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Zuständig ist der Weyl Krümmungstensor. Ich denke eher nicht, daß die Weyl Krümmung dasselbe beschreibt, wie die durch eine Masse verursachte Krümmung der Raumzeit, denn weshalb sind Gravitationswellen ebene Wellen (plane wave solution). Aber was dann?
Gruß, Timm
Gruß, Timm
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Die Krümmung existiert im leeren Raum und kann durch diesen propagieren. Man kann durch die Betrachtung eines kleinen Raumbereiches nicht feststellen, wo die Quelle der Krümmung sitzt und wie sie aussieht.Timm hat geschrieben:Ich denke eher nicht, daß die Weyl Krümmung dasselbe beschreibt, wie die durch eine Masse verursachte Krümmung der Raumzeit, ...
Gravitationswellen sind nur in einer gewissen Näherung (kleine Amplituden = schwache Felder) ebene Wellen; Gravitationswellen wie sie z.B. beim Verschmelzen vo SLs entstehen, sind sicher keine ebene Wellen.Timm hat geschrieben:... denn weshalb sind Gravitationswellen ebene Wellen (plane wave solution).
Gruß
Tom
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Sir Karl R. Popper
Tom
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Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Ja, das ist bekannt, wobei Du von der Weyl Krümmung sprichst. Die andere Komponente des Riemann Tensors, der Ricci Tensor, verschwindet im flachen Raum, wie bereits erwähnt.tomS hat geschrieben:Die Krümmung existiert im leeren Raum und kann durch diesen propagieren. Man kann durch die Betrachtung eines kleinen Raumbereiches nicht feststellen, wo die Quelle der Krümmung sitzt und wie sie aussieht.
Genau, so in etwa steht's auch im Fließbach. Mich interessiert die ebene Welle und hier die Winkelsumme im Dreieck (oder die Parallelität von Lichtstrahlen, eben alles, womit Krümmung beschreibbar ist) in Abhängigkeit von der Phase der Welle.tomS hat geschrieben:Gravitationswellen sind nur in einer gewissen Näherung (kleine Amplituden = schwache Felder) ebene Wellen; Gravitationswellen wie sie z.B. beim Verschmelzen vo SLs entstehen, sind sicher keine ebene Wellen.
Schließlich nochmal die Frage nach der gravitativen Zeitdilatation, wenn der Laserpuls den gedehnten, bzw. gestauchten Arm hin und zurück durchquert. Diese Messung ist im Vergleich zur Periode der Welle so schnell, daß man praktisch einen stationären gedehnten und gestauchten Arm mißt. Man kann genausogut nach einer Potentialdifferenz zwischen Strahlteiler und den Endpunkten der beiden Arme fragen. Wenn Du von einer mittransportierten Krümmung im Sinne von 'Materie krümmt Raumzeit' ausgehst, sollte das so sein, oder?
Ich vermute allerdings, daß 'ebene Welle' gleichbedeutend mit 'keine Krümmung' ist. Vielleicht ist das so klar, daß es keiner Erwähnung wert ist. Dann wäre Weyl Krümmung auf den reinen Gezeiteneffekt, Dehnung/Stauchung beschränkt.
Gruß, Timm
Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Bzgl. ebenen Gravitationswellem und k(l)einer Krümmung muss ich passen. Das müsste man explizit ausrechnen oder nachschauen. Du vermutest, dass ebene Gravitationswellen verschwindener Krümmung, also Ric=0 entsprechen?
Gruß
Tom
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Re: Gravitationswellendetektoren - Quellen, Sensitivität, St
Da bin ich relativ sicher, beispielsweise steht hier :tomS hat geschrieben:Du vermutest, dass ebene Gravitationswellen verschwindener Krümmung, also Ric=0 entsprechen?
Irgendwo habe ich sinngemäß Ricci vanishing gelesen. Aber über die Konsequenzen bzgl. der tansversalen Ebene habe ich nur Vermutungen.4.2 The long-rang Weyl curvature:
The Ricci tensor describes the local gravitational field of the nearby matter. The long-range gravitational field, namely gravitational waves and tidal forces, propagate through the Weyl conformal curvature tensor.
Gruß, Timm