MiniGRAIL

Gravitational Radiation Antenna In Leiden

Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University, The Netherlands

Scholieren Site

De Detektie Methode

Voor de detektie van de trillingen wordt een mechanische versterker gebruikt. Een kleine massa wordt via een veer aan de bol gekoppeld. Als het systeem van de kleine massa en de veer dezelfde resonantie frequentie heeft als de bol, dan zal een kleine uitwijking op de bol een veel grotere uitwijking van de kleine massa geven. In de schematische weergave hiernaast, wordt de massa van de bol in tweeen gedeeld en stelt iedere M/2 de effectieve massa Meff voor van de uitwijking naar beide kanten van de bol (dit is een vereenvoudigde versie, in realiteit is de effectieve massa van de resonantie de quadrupool modes van een bol ongeveer M/3). De uitwijking van de kleine massa (groen) is een factor (Meff/m)1/2 groter dan de uitwijking van de bol. Neem als voorbeeld MiniGRAIL met een (echte) massa M=1150 kg en een effectieve massa van Meff=400 kg. Als we een kleine massa m=4 kg aan de bol koppelen, zal de uitwijking van de kleine massa een factor 10 groter zijn dan de uitwijking van de bol. Als aan de kleine massa nog een kleinere massa wordt gekoppeld, van bijvoorbeeld 40 gram, kan een versterking van een factor 100 worden gehaald.

De simulatie (rechts) geeft weer hoe de uitwijking van de mechanische versterker ten opzichte van de bol gemeten kan worden. De kleine massa is met een membraan (de veer) aan een ring bevestigd. Deze ring wordt in een gat in de bol geklemd. Op de ring wordt een laagje isolerend materiaal (om de plaat electrisch te isoleren) en een plaat geschroefd. Op de plaat wordt nu een electrische lading aangebracht, terwijl de bol en de mechanische versterker aan aarde zijn verbonden. De capaciteit tussen het oppervak van de mechanische versterker en de plaat zal varieren met C~1/d als de onderlinge afstand d veranderd.Op deze manier kan dus de uitwijking tussen de bol en de mechanische versterker gemeten worden door de capaciteit te meten.

Een mechanische versterker gekoppeld aan een electrisch circuit wordt ook wel een transducer genoemd. De uitwijking kan ook inductief worden gemeten. Wil je over deze methode meer weten, kijk dan op de MiniGRAIL site onder "Transducer Development".