面向CHRONOS亚赫兹频段引力波观测的扭矩耦合引力场校准器
广义相对论与量子宇宙学
2026-02-24 v1 天体物理仪器与方法
摘要
低频引力波探测器面临的根本性挑战是校准线的信噪比（SNR）有限，尤其是在扭矩棒系统中，响应由旋转动力学决定。本文通过优化扭矩耦合引力场校准器（GCal）的几何配置，解决了这一问题，实现了校准线SNR相较于常规布局提升了一个数量级以上。对于Cryogenic亚赫兹cROss扭矩棒探测器（CHRONOS），校准信号在0.1--10 Hz频段出现单色线。 在1 Hz时，等效应变校准幅度为|h_GCal| = 1.18 × 10^{-14}，对应SNR密度为|h_GCal|/S_h = 4.25 × 10^{3}。这首次演示了高SNR校准线可以直接注入扭矩棒探测器的亚赫兹频段。一阶扰动误差传播分析得到总体相对系统不确定性为δh_GCal/h_GCal = 0.24%，主要来自几何对准不确定性，而质量不确定性和引力常数贡献次之。对应的绝对系统不确定性为δh_GCal ~ 10^{-17}于1 Hz。这些结果表明扭矩耦合引力校准是解决亚赫兹扭矩棒探测器长期存在的低SNR问题的实用解决方案，并为低频段的精确绝对校准提供了稳健的路径。
引用
@article{arxiv.2602.19436,
title = {Improving calibration accuracy with torque coupled gravity field calibrator for sub-Hz gravitational wave observation in CHRONOS},
author = {Yuki Inoue and Daiki Tanabe and Vivek Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.19436},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 4 figures