共振梁间引力耦合的测量与理论
应用物理
2022-01-11 v1
摘要
LIGO系统以100 Hz量级频率获得的引力波近期惊人成果，使得对因果具备完全可控性的相应实验室实验极为重要。由于难以评估非引力串扰以及引力本质上的微弱性，迄今实验室中的引力动态测量十分稀少。事实上，完全受控的定量实验至今仅限于mHz量级频率。引力新实验亦可能产生新物理，从而为一统物理学的连贯理论开辟道路。本文提出一种频率高出三个数量级的新型全表征实验，使实验者能够定量确定两根在42 Hz弯曲振动的平行梁之间的动态引力相互作用。发射梁的大振幅振动引起共振探测梁产生高达1E-11 m的引力诱导运动。亚皮米位移分辨率的可靠测量得益于结合声学、机械与电气隔离、温度稳定环境、外差激光干涉术与锁相检测的装置。该相互作用基于牛顿理论定量建模。我们的初始结果在振幅上与理论相符至约百分之三。基于功率平衡分析，我们确定从发射端到探测端的近场引力能流为2.5E-20 J/s，并随距离按d-4衰减。我们期望该实验能在当前动态引力实验证据有限的方向取得显著进展，如G的动态测定、平方反比定律与引力屏蔽。
引用
@article{arxiv.2201.03420,
title = {Measurement and theory of gravitational coupling between resonating beams},
author = {Tobias Brack and Bernhard Zybach and Fadoua Balabdaoui and Stephan Kaufmann and Francesco Palmegiano and Jean-Claude Tomasina and Stefan Blunier and Donat Scheiwiller and Jonas Fankhauser and Jürg Dual},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03420},
year = {2022}
}