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Le récepteur d'ondes gravitationnelles du mégahertz au gigahertz

Université, sur du matériel existant. · 2 min de lecture

Ce qu'elle propose

Écouter les ondes gravitationnelles bien au-dessus de la bande que couvrent les grands interféromètres. Rien dans le catalogue astrophysique connu n'est assez petit et dense pour résonner au mégahertz-gigahertz, si bien que tout ce qu'on y trouverait serait de la physique nouvelle — et, pour ce site en particulier, cette bande est exactement celle où rayonneraient les propositions d'émetteur de laboratoire de la section 3. Construire le récepteur est donc à la fois un programme d'astronomie et la moitié détecteur de l'expérience du gaser.

À qui elle s'adresseIngénieurs hyperfréquences et cryogéniquesSpécialistes du traitement du signalAnalystes de données

Pourquoi la bibliothèque le suggère

Vingt-cinq auteurs cataloguent les voies matérielles — nanoparticules lévitées, résonateurs acoustiques à quartz, cavités hyperfréquences, anneaux supraconducteurs, cristaux ferromagnétiques dont une onde passante peut exciter les ondes de spin, et surtout la conversion magnétique, dans laquelle une onde gravitationnelle traversant un champ magnétique fort se transforme en photon — et reconnaissent franchement que les meilleures propositions manquent d'environ six ordres de grandeur, notant qu'il y a un siècle l'écart en était seize (Challenges and opportunities of gravitational-wave searches at MHz to GHz frequencies, 2021). La voie la plus immédiatement exploitable n'a besoin d'aucun matériel nouveau : une ondulation traversant un champ magnétique statique fort à l'intérieur d'une cavité métallique pilote un courant et fait résonner la cavité, et des cavités déjà construites et en fonctionnement pour chasser la matière noire axionique sont déjà sensibles aux ondes gravitationnelles gigahertz à des déformations proches de dix puissance moins vingt-deux — il leur suffit de réanalyser des données déjà prises, et lire plusieurs modes à la fois pourrait donner la direction de l'onde (Detecting high-frequency gravitational waves with microwave cavities, 2022). L'optimisation de ces halloscopes spécifiquement pour les recherches d'ondes gravitationnelles est travaillée dans Symmetries and selection rules: optimising axion haloscopes for Gravitational Wave searches (2024), et une voie complémentaire à grande ouverture est Potential of Radio Telescopes as High-Frequency Gravitational Wave Detectors (2021).

L'expérience ou la construction

L'étape un est une réanalyse : prendre des données archivées de halloscope à axion et y faire tourner les règles de sélection d'ondes gravitationnelles. L'étape deux est une cavité construite exprès, placée à côté de l'émetteur de la section 3, de sorte que les deux expériences partagent une horloge et un blindage. La mesure qui tranche est une sensibilité de déformation dans la bande gigahertz, publiée comme une courbe, contre laquelle la sortie prédite de tout émetteur de laboratoire peut être tracée directement. Une fois cette courbe et la sortie prédite du gaser sur les mêmes axes, l'écart entre elles cesse d'être rhétorique et devient un nombre d'ordres de grandeur avec une année dessus.

Où elle en est

Sur le banc dès maintenant — les cavités existent et collectent des données, l'analyse qui les transformerait en détecteurs d'ondes gravitationnelles est publiée, et l'instrument dédié n'est pas encore construit.

Prenez cette fiche

La mesure qui tranche: La mesure qui tranche est une sensibilité de déformation dans la bande gigahertz, publiée comme une courbe, contre laquelle la sortie prédite de tout émetteur de laboratoire peut être tracée directement.
Ce qu'il faut pour commencer: Université, sur du matériel existant.
L'ingénieur qu'elle forme: C'est le récepteur que toute proposition d'émetteur de ce programme attend.

Ce sur quoi elle repose

Sa place dans le programme

Contrôle de la gravité et supraconducteurs Ondes scalaires et le champ derrière les champs