遺跡引力波探測(cè)實(shí)驗(yàn)中的噪聲分析.pdf

1、引力波探測(cè)是對(duì)廣義相對(duì)論的一種檢驗(yàn)，也提供一種新的觀測(cè)宇宙的手段。很多天文活動(dòng)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(guò)程中零點(diǎn)漲落被放大而出現(xiàn)的隨機(jī)背景，攜帶著極早期宇宙演化的信息。探測(cè)這種引力波，能增加我們對(duì)早期宇宙更加深入的了解。
　　 盡管目前已經(jīng)有多個(gè)探測(cè)計(jì)劃(LIGO，VIRGO，GEO 600，TAMA 300)在實(shí)施，這些計(jì)劃所探測(cè)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(dá)到10 10 Hz，在這些低頻頻段之外，為高頻的引力波。故探測(cè)這類(lèi)引力波需要新的探測(cè)方案。李芳昱教授等提出一種探測(cè)方案。在這個(gè)方案中，一束高能微波束（高斯束）沿軸向通過(guò)一個(gè)有強(qiáng)靜磁場(chǎng)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?cè)瓉?lái)的傳播方向而發(fā)生側(cè)向偏轉(zhuǎn)。這些光子通過(guò)與圓筒軸向垂直的一個(gè)矩形通道，被微波探測(cè)器接收。通過(guò)檢測(cè)這些改變了方向的光子，可以確定是否探測(cè)到引力波

3、。
　　 與任何信號(hào)探測(cè)方案一樣，探測(cè)效率依賴(lài)于探測(cè)裝置的信噪比。引力波是極弱的信號(hào)，為了獲得這樣弱的信號(hào)，要求探測(cè)儀器和探測(cè)環(huán)境具有極低的噪聲水平。
　　 因此，探測(cè)遺跡引力波的方案是否現(xiàn)實(shí)可行，依賴(lài)于對(duì)于探測(cè)方案的噪聲分析。本文對(duì)李方昱等提出的方案中的三種不可避免的噪聲（探測(cè)空腔的熱輻射噪聲、高能微波束（高斯束）在探測(cè)裝置中的散射、微波探測(cè)裝置中的熱噪聲）進(jìn)行分析。確認(rèn)，當(dāng)該實(shí)驗(yàn)裝置只有在適當(dāng)?shù)牡蜏睾洼^高的微波功率并