KAGRA

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

KAGRA
Kamioka Gravitational Wave Detector
Одно из плеч во время строительства KAGRA
Одно из плеч во время строительства KAGRA
Тип Детектор гравитационных волн
Расположение Обсерватория Камиока[англ.], префектура Гифу, Япония.
Координаты 36°24′43″ с. ш. 137°18′21″ в. д.HGЯO
Высота 414 м
Дата открытия 22 июня 2010
Дата начала работы 20 февраля 2020
Сайт gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/… (англ.)
gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp (яп.)
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

KAGRA (англ. Kamioka Gravitational Wave Detector рус. Детектор Гравитационных Волн Камиока), ранее называемый LCGT (англ. Large Cryogenic Gravity Telescope рус. Большой Криогенный Гравитационно-Волновой Телескоп) — японский детектор гравитационных волн, расположенный примерно в 200 км к западу от Токио, в подземной шахте Камиока в бывшем посёлке Камиока[яп.] (ныне часть города Хида) в префектуре Гифу в Японии. Он управляется Институтом исследований космических лучей[англ.] (ICCR — Institute for Cosmic Ray Research) Токийского университета.[1] Это первый в Азии детектор гравитационных волн, первый в мире, построенный под землёй, в подземной шахте, и первый в мире детектор в котором используются криогенные зеркала изготовленные из сапфира и охлаждаемые до 20 градусов выше абсолютного нуля −253,15 °C (20 К) для уменьшения теплового шума.[2]

История[править | править код]

ICCR был учреждён в 1976 году для исследования космических лучей. Проект LCGT был утверждён 22 июня 2010 года. В январе 2012 года переименован в KAGRA, где «KA» происходит от его местоположения в подземный шахте Камиока, а «GRA» — от гравитации и гравитационных волн.[3] Проект возглавляет лауреат Нобелевской премии по физике 2015 года, за открытие нейтринных осцилляций, Такааки Кадзита, сыгравший важную роль в финансировании и строительстве проекта.[4]

Были сконструированы два интерферометра прототипа детектора гравитационных волн для разработки технологий, необходимых для разработки KAGRA. Первый, TAMA 300, расположенный в городе Митака в кампусе Национальной астрономической обсерватории Японии, оснащен двумя 300-метровым плечами, и работал в 1998—2008 годах, что продемонстрировало осуществимость проекта создания KAGRA. Второй, CLIO[англ.], оснащенный 100-метровыми плечами, работает с 2006 года под землей рядом с KAGRA и используется для разработки криогенно охлаждаемых зеркал, которые должны повысить точность измерений KAGRA.

KAGRA имеет два плеча длиной 3 км, которые образуют лазерный интерферометрический детектор гравитационных волн. Используемый лазер имеет мощность около 80 Вт. Нижний предел обнаружения детектора — при амплитудах 3·10−24 на частоте 100 Гц. Он построен в Обсерватория Камиока[англ.] (яп. 神岡宇宙素粒子研究施設 Камиока утю: сорю:си кэнкю: сисэцу), нейтрино и гравитационо волновой лаборатории, находящейся под землей в шахте Модзуми, принадлежащей камиокской горно-металлургической компании, недалеко от бывшего посёлка Камиока[яп.] (ныне часть города Хида), префектура Гифу, Япония. Шахта использовалась с начала 1980-х годов для обнаружения нейтрино. Однако это место не совсем подходит для KAGRA, поскольку шахта расположена в пористой скале, через которую просачивается дождевая вода. Вода проникала внутрь туннелей, и необходимо было установить водонепроницаемое покрытие, чтобы туннели оставались сухими. Весной, когда тает снег, насосы должны откачивать 1000 тонн воды в час.[5]

Ожидаемое количество распознанных событий в год — 2 или 3. KAGRA оптимизирован для обнаружения сигналов 100 Гц, которые соответствуют гравитационным волнам, излучаемым слиянием нейтронных звезд. Учитывая чувствительность KAGRA, ожидается, что он сможет распознать до 10 таких событий в год.[6] Измерения KAGRA дополнят измерения LIGO и Virgo и позволят с большей точностью определить местонахождение источника гравитационных волн.[2] Для достижения необходимой чувствительности применены уже использованные в гравитационных детекторах LIGO и VIRGO методики (система пассивной изоляции детектора от фоновых низкочастотных вибраций, лазеры большой мощности, резонаторы Фабри — Перо, метод резонансного выделения боковой полосы и пр.). Однако в отличие от двух детекторов гравитационных волн, работающих по состоянию на 2019 год — Virgo в Италии и LIGO в США — KAGRA построена под землей. Таким образом, измерения меньше подвержены влиянию окружающего шума, создаваемого деятельностью человека и природными явлениями. Вторая отличительная особенность KAGRA использованием криогенных зеркал охлаждённых до температуры −253,15 °C (20 К) для уменьшения теплового шума, а также интерферометров точки подвеса (для активного подавления фоновых вибраций).[2] Стоимость проекта на начало 2019 года составляла 16,4 млрд иен (134,4 млн евро).[5]

Строительство KAGRA было подвержено многочисленным задержкам. Первоначально предполагалось начать строительство KAGRA в 2005 году, а запуск намечался на 2009 год[7], но в дальнейшем ввод в эксплуатацию был отложен на 2018 год[8]. Строительство началось в 2010 году и было завершено завершено 4 октября 2019 года, строительство заняло девять лет. Фаза проходки туннелей началась в мае 2012 года и завершилась 31 марта 2014 года.[9] Первые испытания интерферометра (iKAGRA) начались в марте 2016 года. В 2018 году прибор начал работать с частью своей криогенной системы (bKAGRA фаза 1).[10] Однако перед началом наблюдений потребовались дополнительные технические корректировки.[11] Детектор начал свою работу 20 февраля 2020 года[12].

11 ноября 2021 года KAGRA в сотрудничестве с детекторами LIGO и Virgo зарегистрировал своё первое гравитационно-волновое событие[13][14].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Mosher, Dave; McFall-Johnsen, Morgan (2019-10-05). "A powerful experiment that cracked a 100-year-old mystery posed by Einstein just got a huge upgrade". Business Insider. Архивировано 5 октября 2019. Дата обращения: 5 октября 2019.
  2. ↑ 1 2 3 A new gravitational wave detector is almost ready to join the search | Science News. Дата обращения: 28 ноября 2020. Архивировано 1 августа 2021 года.
  3. ↑ LCGT got new nickname "KAGRA". Дата обращения: 13 января 2014. Архивировано 21 апреля 2020 года.
  4. ↑ Castelvecchi, Davide (2 January 2019). "Japan' s pioneering detector set to join hunt for gravitational waves". Nature. 565 (7737): 9—10. Bibcode:2019Natur.565....9C. doi:10.1038/d41586-018-07867-z. PMID 30602755.
  5. ↑ 1 2 Japan’s pioneering detector set to join hunt for gravitational waves. Дата обращения: 28 ноября 2020. Архивировано 1 августа 2021 года.
  6. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 28 ноября 2020. Архивировано 5 марта 2017 года.
  7. ↑ Uchiyama T. et al. Present status of large-scale cryogenic gravitational wave telescope (англ.) // Class. Quantum Grav.. — 2004. — Vol. 21, no. 5. — P. S1161—S1172. — doi:10.1088/0264-9381/21/5/115. — Bibcode: 2004CQGra..21S1161U. Архивировано 20 января 2022 года.
  8. ↑ Kuroda K. et al. Status of LCGT (англ.) // Class. Quantum Grav.. — 2010. — Vol. 27, no. 8. — P. 084004. — doi:10.1088/0264-9381/27/8/084004. — Bibcode: 2010CQGra..27h4004K. Архивировано 9 марта 2016 года.
  9. ↑ Excavation of KAGRA’s 7 km Tunnel Now Complete (31 марта 2014). Дата обращения: 27 апреля 2014. Архивировано 28 августа 2021 года.
  10. ↑ Japan’s pioneering detector set to join hunt for gravitational waves. Дата обращения: 28 ноября 2020. Архивировано 1 августа 2021 года.
  11. ↑ KAGRA gravitational-wave observatory completes construction. Дата обращения: 28 ноября 2020. Архивировано 1 августа 2021 года.
  12. ↑ KAGRA Gravitational-wave Telescope Starts Observation « KAGRA Large-scale Cryogenic Graviationai wave Telescope Project (яп.). Дата обращения: 27 февраля 2020. Архивировано 24 мая 2021 года.
  13. ↑ LIGO, Virgo, and KAGRA raise their signal score to 90 (англ.). www.aei.mpg.de. Max Plank Institute for Gravitational Physics. Дата обращения: 13 ноября 2021. Архивировано 3 июня 2023 года.
  14. ↑ The LIGO Scientific Collaboration; et al. (2021-11-17). "GWTC-3: Compact Binary Coalescences Observed by LIGO and Virgo During the Second Part of the Third Observing Run". arXiv:2111.03606 [gr-qc].

Литература[править | править код]

  • Lee Billings, «Kagra, l'éveil du géant sous la montagne», Pour la science, no 506,‎ décembre 2019, p. 50-55

Ссылки[править | править код]

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=KAGRA&oldid=132981342