Projektbeschreibung
Bühne frei für Gravitationswellendetektoren im Niedrigfrequenzbereich
Anfang des 20. Jahrhunderts sagte Albert Einstein die Existenz von Gravitationswellen voraus. Im Jahr 2014 wurde bei der Verschmelzung zweier schwarzer Löcher eine Beobachtung von monumentaler Bedeutsamkeit gemacht. Ein Forschungsteam beendete die jahrzehntelange Suche nach Gravitationswellen, als sie diese Schwingungen in der Raumzeit unmittelbar feststellen und somit Einsteins allgemeine Relativitätstheorie bestätigen konnten. Während die Erkundung dieses Bereichs weitergeht, sind empfindlichere Instrumente notwendig, um die zwei Hauptquellen niederfrequenter Störungen isolieren zu können: seismische Aktivität und Schwankungen im Gravitationsfeld (Newton-Rauschen). Tatsächlich stellt das Rauschen der Gravitationsgradienten aufgrund von seismischen Verschiebungen einen einschränkenden Faktor für die Empfindlichkeit von Einsteins Gravitationswellenteleskop der dritten Generation dar. Das EU-finanzierte Projekt SILENT wird eine neue Plattform entwickeln, die auf optischen Seismometern, Flüssigkeitsneigungsmessern und einem Gravimeter beruht. Diese Plattform wird im Inertialraum schweben und neue optische Trägheitssensoren und effiziente Steuergeräte aufweisen sowie darüber hinaus die Entwicklung genauer Modelle des Newton-Rauschens ermöglichen.
Ziel
With the first direct detection of gravitational waves on the 14th of September 2015, a new window has been opened on the Universe. This was the starting point of new science, complementary to the measurement of electromagnetic signals by optical telescopes. Since that date, several detections have been made, offering wonderful validation of Einstein’s theory of general relativity, and extraordinary insight on the dynamics of heavy black hole binaries and binaries of neutron stars. The exploration of the Universe through this new window using Earth-based instruments will continue with more sensitive instruments, but will ultimately depend on our capability to isolate them from the two main sources of low-frequency disturbances on Earth: seismic activity and fluctuations of gravity field (Newtonian noise). Due to the extremely small amplitude of gravitational waves, it is a prior concern to carefully isolate the detector from any type of disturbance.
In order to address the aforementioned limitations, this project proposes to develop a completely novel platform, controlled by optical seismometers, liquid inclinometers and a gravimeter. It will virtually float in the inertial space, decoupled from ground motion for periods at least as large as 100 seconds. The controlled platform will be the most stable ever build on Earth. Such performance will be obtained thanks to a revolutionary approach, combining three major innovations: (1) Novel optical inertial sensors, (2) Efficient controllers, combining sensor fusion methods, and dedicated mechatronic architectures, (3) Direct measurement of Newtonian noise.
This project will contribute to prepare the third generation of low-frequency gravitational wave detectors. The outcomes will be also applicable to a large class of other instruments (e.g. particle colliders, atomic force microscopes, lithography machines, medical imaging instruments), ensuring a generic character to this project, and a major scientific impact.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesphysical sciencesastronomyobservational astronomyoptical astronomy
- natural sciencesphysical sciencesastronomyobservational astronomygravitational waves
- natural sciencesphysical sciencesastronomystellar astronomyneutron stars
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopy
- natural sciencesphysical sciencesastronomyastrophysicsblack holes
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
4000 Liege
Belgien