未来引力波探测器中弹簧-反弹簧系统的悬挂热噪声
广义相对论与量子宇宙学
2019-02-21 v2 仪器与探测器
摘要
弹簧-反弹簧系统已被研究作为高精度光学实验中可能的低频地震隔离方案。这些系统提供了将基频共振频率原则上调至任意低值，同时保持隔离系统紧凑设计的可能性。然而，有观点认为弹簧-反弹簧系统中的热噪声不会像人们从降低基频共振频率中天真地预期的那样小。在本文中，我们针对一个特定的弹簧-反弹簧系统，即 Roberts 连杆机构，给出了悬挂热噪声的详细计算。我们找到了悬挂热噪声谱的一个简洁表达式，其形式与众所周知的单摆表达式非常相似。我们发现，虽然 Roberts 连杆机构因其极低的基频共振频率能提供强大的地震隔离，但其热噪声更由系统的尺寸决定。我们论证，这对于所有具有弹簧-反弹簧动力学的水平机械隔离系统都成立。这对未来潜在的低频引力波探测器中用于地震隔离的机械弹簧-反弹簧系统提出了严格的要求，正如我们针对四个主要概念所讨论的：原子干涉测量、超导、扭杆和传统激光干涉仪。
引用
@article{arxiv.1707.07309,
title = {Suspension-thermal noise in spring-antispring systems for future gravitational-wave detectors},
author = {Jan Harms and Conor Mow-Lowry},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.07309},
year = {2019}
}