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我们能否利用下一代引力波探测器进行夏皮罗延迟的地面精密测量?

广义相对论与量子宇宙学 2020-10-05 v3 天体物理仪器与方法

摘要

夏皮罗时间延迟是广义相对论与后牛顿引力理论的基本检验之一。因此,其测量可用于探测参数 γ\gamma,该参数在后牛顿引力形式体系中与单位质量产生的时空曲率相关。迄今所有时间延迟测量均在天文尺度上进行。2010 年有人断言,地球上的引力波探测器可通过大质量旋转系统用于测量地面尺度的夏皮罗延迟。基于该工作,我们考虑如何利用下一代引力波探测器测量夏皮罗延迟。我们对用下一代引力波探测器 Cosmic Explorer 与 Einstein Telescope 测量夏皮罗延迟进行分析,以确定该效应可被测量的精度。使用旋转质量单元设计,我们发现 Cosmic Explorer 与 Einstein Telescope 在 1 年积分时间内可分别以高于约 2828 和约 4343 的振幅信噪比测量夏皮罗延迟信号。通过此技术测量夏皮罗延迟,下一代干涉仪将允许在参数化后牛顿引力形式体系中对 γ\gamma 进行亚百分精度的地面测量。

关键词

引用

@article{arxiv.2005.07188,
  title  = {Can we use next-generation gravitational wave detectors for terrestrial precision measurements of Shapiro delay?},
  author = {Andrew G. Sullivan and Doğa Veske and Zsuzsa Márka and Imre Bartos and Stefan Ballmer and Peter Shawhan and Szabolcs Márka},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2005.07188},
  year   = {2020}
}

备注

15 pages, 5 figures, Version accepted to Classical and Quantum Gravity, includes modified figures