A Mátrai Gravitációs és Geo zikai Laboratórium és kutatási programja Ván Péter Fizikai Kutatóközpont, Részecske és Mag zikai Intézet Csillagászati és Földtud. Kutatóközp., Geodéziai és Geo zikai Int. Miskolci Egyetem, Geo zikai Intézet Budapest, 2016. május 5.
1 / 39
Tartalom
1
Bevezetés: a kövekr®l
2
Gravitációs hullámok interferometrikus detektálása: a zaj
3
A Mátrai Gravitációs és Geo zikai Laboratórium
2 / 39
A puha kövek I
3 / 39
A puha kövek II
4 / 39
A puha kövek III
A kanadai Földalatti Kutatólaboratórium (Underground Research Laboratory) "Mine by" kísérlete: 420m mélyen, ép "Lac du Bonnett" gránitba robbantás nélkül fúrt 3.5 m átmér®j¶ kör keresztmetszet¶ alagút néhány év után.
5 / 39
A puha kövek IV
A bátaapáti atomhulladéklerakó egyik extenzométerének adatai. A berendezés különböz® hosszúságú mér®szálainak hosszváltozása az id® függvényében. Konvergencia sebessége néhány mm/év, a hullámzás az éves h®mérsékletingadozás hatásait mutatja.
6 / 39
Michelson interferométerek érzékenységének fejl®dése Els® gravitációs hullám detektor: Kalifornia 1971. Karhossz √ 8.5 m, − 16 érzékenység ∼ 10 1/ Hz Technikai újítások: összehangolt karhossz ("dark fringe" m¶ködés), teljesítmény recirkuláció, Fabry-Perot karüregek, bemeneti módus tisztítás, jel újrafelhasználás
Ma LIGO : karhossz 4000 √ m, érzékenység ∼ 10−23 1/ Hz . VIRGO: karhossz 3000 m,√ érzékenység ∼ 4x 10−23 1/ Hz . 7 / 39
Mit mérnek? −14 A méter pontossága SI-ben: ∆l l ∼ 10 Az interferrometrikus detektorok pontossága:
∆l l
∼ 10−23
Hogy lehet ez ? Távolságmérés = id®mérés, mert a fénysebesség az SI-ben pontos érték. Távolságmérés pontossága = a legpontosabb atomórák pontossága. Itt: elliptikus polarizáció, relatív karhosszváltozás. Egyformaságeltérés.
8 / 39
Érzékenységek
rezonanciák: 50Hz EU, 60Hz USA, ...
9 / 39
Érzékenységek +
10 / 39
Érzékenységek ++
LCGT = Large-scale Cryogenic Gravitational wave Telescope = KAGRA 11 / 39
Zajforrások fejlett Virgo és Einstein Teleszkóp Foton sörétzaj + Sugárnyomás zaj → standard kvantumzaj Newtoni zaj Termikus zaj : felfüggesztés és bevonat Szeizmikus zaj Maradék gázon szóródás
12 / 39
Zajalapok Kisebb zajt kevésbé kell csillapítani Alacsony frekvencián civilizációs és környezeti zajok 20Hz felett passzív alatta aktív csillapítás. Kompakt kett®sök, összeolvadási id® : −8/3
τ0 ∼ f0
f0 kezdeti keringési frekvencia
13 / 39
Newtoni zaj: közvetlen csatolás
Szeizmikus forrás: P-S és Rayleight hullámok
Aktív sz¶rés: közegelmélet és mért átviteli függvények.
14 / 39
Harmadik generáció: Einstein Teleszkóp (európai álom)
Érzékenysége 10-szerese a 2. generációnak : 1000-szer több esemény. 15 / 39
KAGRA
H¶tött tükrök a föld alatt.
F®vizsgáló : Takaaki Kajati-san (0.5 Nobel 2015)
16 / 39
Zajverseny
Beker PhD thesis, 2013
17 / 39
MGGL - Mátrai Gravitációs és Geo zikai Laboratórium MTA, Wigner FK Piszkéstet®i telephelye → Gyöngyösoroszi, EGO: European Gravitational Observatories, EGO ERIC: European Res. Infrastructure Cons., 2016 ®szén, IGRAINE:H2020 pályázat az ERIC megalakítására
EGO, ERIC VIRGO
CRYO (F) ….
Tükör felfüggesztés (NL) NIKHEF
MGGL (HU) Wigner + GGI
…… 18 / 39
MGGL - Hol van?
Piszkéstető
MGGL
Mátrai Gravitációs és Geofizikai Laboratórium: Gyöngyösoroszi bánya (ólom és cink), rekultiváció alatt Károly táró: befelé 1325m, 70m mély.
19 / 39
MGGL - kivülr®l
A mátraszentimrei aknalejárat
A Károly táró bejárata 20 / 39
MGGL - Mi van benne?
21 / 39
MGGL - m¶szerek
22 / 39
El®zetes eredmények
Mátra 2016, 70m.
Mátra 2007, 400m.
23 / 39
Összefoglalás
A kövek lassan puhák GH detektálás jöv®je: az alacsony frekvenciák fontosak F® korlátok: szeizmikus és Newtoni zaj MGGL zajmérések: a Mátra szeizmikus, elektromágneses feltérképezése, speciális infrahang detektorok és szeizmográfok bemérése Newtoni zaj : k®zet átviteli függvény mérés MGGL k®zetmérések : általános kontinuumelmélet, k®reológia, atomhulladék, h®vezetés, in situ feszültségek (ASR), ...
24 / 39
Az MGGL létrehozásában és fenntartásában közrem¶köd® ipari partnereink NITROKÉMIA Zrt., Balatonf¶zf® Udvardi Péter, vezérigazgató, Váradi Árpád, projektvezet® Geo-Faber Zrt., Pécs Töllösy Pál vezérigazgató, Weisz Róbert projektvezet® Román Árpád bányamester 25 / 39
Az MGGL kutatások résztvev®i Wigner FK.: Elméleti Fizika F®osztály : Ván Péter, Vasúth Mátyás, Barnaföldi Gergely Gábor, Barta Dániel*, Kovács Róbert*, Innovatív Detektorfejlesztés Lendület csoport : Varga Dezs®, Oláh László, Pázmándi Péter*, ... DAQ laboratórium : Dénes Ervin+ , Dávid Ern®, MGGL m¶szaki vezet® : Huba Géza
CsFK GGI:
Wesztergom Viktor, Lemperger István, Gráczer Zoltán (külön köszönet a szeizmogrammokért), Wéber Zoltán, Czira Tibor, Novák Attila*, Süle Bálint*, ... Miskolci Egyetem: Dobróka Mihály Varsói M¶szaki Egyetem : Tomek Bulik, Dorota Rosinska, Mariusz Suchenek NIKHEF, Hollandia : Jo van den Brand, Maria Bader*, Továbbá : Vásárhelyi Balázs (BME), Novák Tamás (KRF), Molnár József (Atomki), Fenyvesi Edit* (Atomki) *doktorandusz v. MSc hallgató 26 / 39
Mátrai Gravitációs és Geo zikai Laboratóriumot ezennel megnyitottnak tekintjük
Az el®adásban felhasználtam a Virgo kollaboráció és f®leg M.G Beker számos ábráját. 27 / 39
28 / 39
29 / 39
El®zetes eredmények: 2016 Piszkés+MGGL - 2007 mind
30 / 39
MGGL - k®zetkutatás
Puha kövek zajonganak: mikroszeizmológia Folyékonyság id®skála: atomhulladék Feszültségek a mélyben: bányászat és mélyépítés, Anelastic Strain Recovery K®zetmérések, általános kontinuumelmélet?
31 / 39
Virgo-Kagra (Kamioka, 1000m)
32 / 39
Szardínia (189m) - Pireneusok (900m) - Mátra (400m)
33 / 39
Mátra (400m) - Kamioka (1000m)
34 / 39
Gran Sasso, 1400m
35 / 39
KAGRA, Kamioke, Japán
36 / 39
Szardínia
37 / 39
Pireneusok, Spanyolország, Canfrac
38 / 39
Gyöngyösoroszi
39 / 39
