) В настоящее время группа из Перта работает с ниобиевой антенной массой 1,5 т и механической добротностью 2-108 цри Т=4-6 К (Вейтч и др., 1984).

При температуре 0,5 К.

тельно В 300 раз лучше, чем чувствительность разрезной болванки, указанная в табл. 13.1. Улучшение в первую очередь обусловлено уменьшением шума благодаря охлаждению.

Электромеханическая связь с сверхпроводящим преобразователем увеличена незначительно по сравнению с первой веберовской болванкой.

Детекторы, подобные работающему в Стэнфорде, используются в других экспериментальных группах, в частности в Университете шт. Луизиана (США), во Фраскати около Рима. Датчик, применяемый луизианской группой, отличается от того, который установлен на антенне в Стэнфорде. Движение торцов, болванки вызывает модуляцию собственной частоты двух СВЧ-резонаторов, которые входят в состав сверхпроводникового параметрического усилителя.

Группа из Перта (Австралия) создает ниобиевую антенну,, которая будет подвешена на сверхпроводящем подвесе. Масса, болванки составляет несколько десятков килограмм, механическая добротность Q«108 при рабочей температуре около 4 К.. Другая оригинальная идея, предложенная В. Б. Брагинским из: Москвы [8], состоит в использовании болванок с относительно, небольшой массой 10-100 кг, изготовленных, например, из монокристалла сапфира. Определенные монокристаллы обладают-предельно низкими потерями. Механическая добротность сапфировых кристаллов, рассчитанная теоретически, составляет приблизительно 102) Как было показано в разд. 13.4.5, минимальная энергия, регистрируемая резонансной антенной, уменьшается при увеличении ее механической добротности. Именно по такому пути совершенствования резонансных антенн идет московская группа. Они уже работают с сапфировыми кристаллами,, механическая добротность которых превосходит Q = 10. Основная трудность, возникающая при использовании столь высокодобротных систем, связана с сопряжением антенны и датчика.. Оно должно быть таким, чтобы не вносить значительное дополнительное затухание в антенну. Московская группа применяет-емкостный СВЧ-датчик для регистрации колебаний антенны.

13.6.2. Слежение за спутниками

Низкочастотное гравитационное излучение в диапазоне 10"*-10~2 Гц можно регистрировать посредством доплеровской локации положения межпланетных космических аппаратов. Ме-

тод основан на том, что гравитационная волна создает малые относительные смещения Земли и удаленного космического аппарата, которые в свою очередь приводят к флуктуации допле-ровского сдвига частоты сигналов, посылаемых на спутник и отраженных от него. Первые серьезные попытки использовать этот эффект планировалось предпринять в мае 1983 г. в экспериментах, проводимых на борту двух спутников, одного американского, а другого европейского, предназначенных для исследования Солнца. Конечно, самой серьезной трудностью при проведении такого эксперимента является шум системы доплеровского слежения. Он обусловлен целым рядом шумовых источников, включая случайные вариации коэффициента преломления вдоль пути следования сигнала из-за солнечного ветра и подобные вариации в тропосфере Земли. Эти эффекты невозможно исключить. Но их влияние можно уменьшить, если шумовые источники будут достаточно аккуратно учтены.

13.6.3. Лазерные интерферометры, работающие при комнатных температурах

В промежуточной области частот наиболее перспективным является использование лазерных интерферометров. Форвард [13] в свое время разработал детектор гравитационных волн, чувствительный в диапазоне частот около 100 Гц. Основным звеном эксперимента являлся модифицированный интерферометр Майкельсона, имеющий два плеча, расположенные под прямым углом друг к другу, и три массы, одна на пересечении плеч и две других на их концах. Массы находились на расстоянии около 3 м друг от друга. Форвард и его группа могли регистрировать относительные движения масс на уровне приблизительно 10~5 м, что примерно в 10 раз хуже, чем на веберовской болванке. Но, учитывая относительную простоту прототипа, результаты казались обнадеживающими.

Как и в других гравитационных антеннах, шумы в оптической системе являются основным фактором, ограничивающим чувствительность. Б данном случае флуктуации числа фотонов, излучаемых источником, устанавливают абсолютный предел для •ожидаемого отношения сигнал - шум. Обсуждение этого и других аспектов лазерных систем было дано Древером [8] и Тор-яом [20].

13.7. Заключительные замечания

Детектирование гравитационного излучения внеземного происхождения стало теперь прочно установившимся и быстро развивающимся направлением в астрономии. Б каком-то смысле

ЭТО может звучать иронически, так как прямая регистрация гравитационных волн пока не осуществлена. Однако это не препятствует созданию гравитационных антенн второго поколения, которые в случае криогенных болванок имеют чувствительность на два или три порядка выше, чем первая веберовская антенна. Что касается дальнейших перспектив, то рядом исследователей уже •сформулированы идеи создания детекторов третьего поколения с чувствительностью, во столько же раз превышающей чувствительность детекторов второго поколения. Одно из предложений >в этом направлении состоит в дальнейшем понижении рабочей температуры резонансной антенны до 50 мК.

Эта продолжающаяся деятельность позволяет надеяться, что в недалеком будущем будут сделаны впечатляющие открытия, которые могут существенно продвинуть нас в изучении Вселенной. Если бы, например,, оптический и гравитационный сигналы =были отождествлены с общим источником, появилась бы возможность непосредственного измерения скорости распространения гравитационного излучения, что в свою очередь обеспечило бы проверку различных теорий гравитации. Другие проверки также "были бы облегчены, если была определена поляризация гравитационных волн. Конечно, для достижения такой стадии, на которой эти возможности станут реализуемы, требуется огромная изобретательность в технологии. Можно, правда, несколько умерить чрезвычайный оптимизм, напомнив, что успех в поиске гравитационных волн отнюдь не гарантирован, несмотря на то что в случае удачи результат трудно переоценить.

ЛИТЕРАТУРА

1. W. D. Allen. С. Christodoulides (1975), Gravitational radiation experiments at the University of Reading and the Rutherford Laboratory, J. Phys. A.. 8, 1726-1733.

2. P. S. Aplin (1972), Gravitational radiation experiments, Contemp. Phys.. 13. 283-293.

3. P. Bonifazi, F. Bordoni, G. V. Pallottino, G. Pizzella (1981), Measurements of the Brownian noise of a harmonic oscillator with mass M=389 kg, Proc. 6th Int. Conf. on Noise in Physical Systems held at the National Bureau of Standards, Gaithersburg, MD, USA, 6-10 April 1981, pp. 298-301.

4. V. B. Braginskii. A. B. Manukin, E. I. Popov. V. N. Rudenko, A. A. Khorev (1972), Search for gravitational radiation of extraterrestrial origin, Sov. Phys.-JETP Lett.. 16, 108-112.

5. C. Brans, R. H. Dicke (1961), Machs principle and a relativistic theory of gravitation, Phys. Rev.. 124, 925-935.

6. M. J. Buckingham, E. A. Faulkner (1972), The principles of pulse signal recovery from gravitational antennas. Radio and Elect. Eng.. 42, 163-171.

7. R. W. P. Drever (1971), Observations on pulse response of a wide-band gravitational wave detector, presented at the 6th Int. Conf. on Gravitation and Relativity. Copenhagen, 5-10 July, 1971.

8. R. W. P. Drever (1977), Gravitational wave astronomy. Quarterly I. Roy Astron. Soc.. 18, 9-27.