薄镜面涂层中布朗热噪声的高精度数值模型
天体物理仪器与方法
2023-07-12 v2 广义相对论与量子宇宙学
计算物理
仪器与探测器
摘要
探测仪测试质量中的布朗涂层热噪声正限制着地球上当前引力波探测器的灵敏度。因此，精确的 numerical 模型可为当前及未来引力波探测器中最小化布朗涂层热噪声的工作提供指导。此类数值模型通常需要大量的计算资源和时间，且常涉及闭源商业代码。相比之下，开源代码能完全呈现并控制所模拟的物理过程，便于直接评估数值精度，并支持结果的可复现性。在本文中，我们使用开源的 SpECTRE 数值相对论代码，并采用一种新颖的间断 Galerkin 数值方法来模拟布朗涂层热噪声。我们证明，SpECTRE 以极少的计算代价实现了比先前方法显著更高的精度。此外，我们首次对多个亚波长晶体涂层中的布朗涂层热噪声进行了数值模拟。我们的新数值方法有望实现对真实镜面配置的快速探索，从而指导引力波探测器最优镜面几何、光束形状和涂层材料的搜寻。
引用
@article{arxiv.2111.06893,
title = {High-accuracy numerical models of Brownian thermal noise in thin mirror coatings},
author = {Nils L. Vu and Samuel Rodriguez and Tom Włodarczyk and Geoffrey Lovelace and Harald P. Pfeiffer and Gabriel S. Bonilla and Nils Deppe and François Hébert and Lawrence E. Kidder and Jordan Moxon and William Throwe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.06893},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 5 figures. Results are reproducible with the ancillary input files