Beginnen Sie mit einem High-Q- Etalon , das mit einem Laser so lange in Resonanz angeregt wird, dass es eine im Wesentlichen stabile stehende Welle aufgebaut hat. Auf jeden Spiegel wirkt eine konstante nach außen gerichtete Kraft, da jeder Spiegel ständig das Vorzeichen des Impulses der auf ihn treffenden Photonen ändert.
Wenn ich einen der Spiegel um einen sehr kleinen Abstand zum anderen Spiegel verschiebe, viel weniger als , werde ich nicht eine kleine Menge Arbeit machen? Ebenso, wenn ich zulasse, dass sich der Spiegel unter dem Druck des Lichts um einen ähnlich kleinen Abstand vom anderen wegbewegt, wird das Licht dann nicht eine winzige Menge Arbeit am Spiegel leisten?
Frage: Wenn nun dieses High-Q-Etalon ein Gravitationswellendetektor vom LIGO-Typ wäre, gibt es eine Möglichkeit, dies in eine andere – weitaus weniger elegante – Version des Beispiels „klebrige Perlen auf einem Stab“ von Feynman zu verwandeln, das theoretisch möglich ist um einer Gravitationswelle Energie zu entziehen?
Der Grund, warum ich frage, ergibt sich aus dieser einfachen Antwort , die mir immer besser gefällt, je länger ich darüber nachdenke.
Hinweis: Ich spreche hier nicht von nützlichen Energiemengen, sondern nur davon, dass es nicht Null sein könnte.
In LIGO und Äquivalenten können natürlich die Spiegel oder Detektoren als sich bewegend angesehen werden und verursachen somit die Änderung der Interferenzmuster, dargestellt als die Wellen, von denen wir grafische Darstellungen (und Geräusche) gesehen haben. Diese Bewegung ist kinetische Energie auf Spiegeln oder Detektoren, und so erhalten wir konzeptionell die elektrischen Signale. Diese haben Energie, die von der Gravitationswelle kam. Die abgeleitete Energie ist die Signalleistung multipliziert mit der Detektionszeit für jede Detektion. Teilen Sie durch die Rauschenergie und Sie haben SNR. Wenn Sie also nicht diese Kraft oder Energie auf einen Teil der Masse des Interferometers übertragen haben, haben Sie keine Erkennung. Sie können sich diese Wellen so vorstellen, wie Sie an elektromagnetische Wellen denken würden, auf dieser Annäherungsebene im Grunde linearisierte Gravitation.
Wenn Sie etwas Nützliches extrahieren wollen, müssen Sie ein riesiges Sammelgebiet für die Gravitationswelle schaffen. Andernfalls können Sie extrahieren, aber es ist eine sehr kleine Menge. Berechne die Energiedichte, zB für das Fusionsereignis 2015, 3 Sonnenmassen in 1,3 Milliarden Lichtjahren Entfernung. Energiedichte = 3/(4 pi X 1,3^2) in Sonnenmassen pro Quadratlichtjahr, umgewandelt in Joule pro Quadratmeter, und Sie werden sehen, wie klein. Sie müssen die Fläche der absorbierenden Massen vergrößern, um eine angemessene Energiemenge zu erreichen, und sicherstellen, dass Sie einen effizienten Mechanismus haben.
Der effektive Mechanismus könnte möglicherweise derselbe sein wie die verwendeten Interferometer, außer viel größer, so dass eine Dehnung von etwa 10 ^ (-11) oder so, wie in diesem Fall beobachtet, Ihnen eine relative makroskopische Bewegung geben könnte, die Sie in genügend Joule umwandeln können, oder kontinuierliche Watt, durch Koppeln der Detektoren/Spiegel an irgendein Hör- oder elektrisches oder anderes Umwandlungssystem. Sie sollten sicherstellen, dass der Wellenankunftswinkel senkrecht zu Ihren Grundlinien ist, um die Leistung zu maximieren. Vielleicht können Sie andere Dinge tun.
Da die Bewegung bei Etalons die konzeptionell relativen Verschiebungen der Etalonswände sind, müssten Sie herausfinden, wie Sie die Energie aus dieser Bewegung extrahieren können (unter der Annahme, dass sie sich unterschiedlich bewegen können, ist der Stress real und nicht imaginär, also können Sie müssen virtuelle Etalons oder Gummibänder oder so etwas machen). Vielleicht finden Sie ein piezoelektrisches Material, das das in Elektrizität umwandelt, ich bin mir nicht sicher. Aber die Energie ist da.
Anstelle von Interferometern könnten Sie einen kreisförmig angeordneten Satz von Körpern haben, die durch große Entfernungen voneinander getrennt sind, wobei der Kreis bei den Frequenzen der Welle nacheinander in senkrechten Richtungen abgeflacht und erweitert wird, und irgendwie herausfinden, wie Sie die Energie wieder aus diesen oszillierenden Körpern extrahieren können die Heizung oder der elektrische oder andere Mechanismus, um diese Energie umzuwandeln.
So oder so, und Sie könnten andere Konfigurationen herausfinden, müssten Sie dies meiner Meinung nach über astronomische oder astrophysikalische Entfernungen tun, um etwas Vernünftiges zu erhalten. Um herauszufinden, wie man die kinetische Energie in Wärme oder elektrische Energie oder etwas anderes umwandelt, müssen Sie nachdenken.
"Fragen" des Interferometers: Offensichtlich können die Spiegel dem Licht Energie verleihen und umgekehrt.
Aber ich denke, dass ein Teil der Antwort grundlegender ist als dies: Laut Feynman überträgt der Durchgang einer nachweisbaren Gravitationswelle Energie auf jede gekoppelte massive Umgebung, die sie durchquert, und tatsächlich ist dies notwendig, damit Gravitationswellen nachweisbar sind .
Die Frage ist also nicht, ob Energie übertragen wird, sondern ob es möglich ist, ohne a priori Kenntnis der Ankunft der Welle eine brauchbare Ungleichmäßigkeit in der speziellen Konfiguration der Interferometer oder im detektierten Licht festzustellen. Es ist möglich, dass dies der Fall ist, aber es ist ebenso möglich, dass die Lichtwellenlänge gleichermaßen zunimmt und abnimmt, und dass (ohne Kenntnis des Eintreffens der Welle) die mechanische Arbeit nur als Wärme zugänglich ist und der optische Effekt als erscheinen würde gleiche und entgegengesetzte Variationen (über die Zeit) der Photonenenergie.
Ich habe wenig Zweifel, aber dass eine Extraktion im obigen Sinne möglich wäre, wenn wir sowohl den Aufbau der Gravitationswelle modellieren als auch den Beginn der Gravitationswelle im frühen Teil des Aufbaus nachweisen könnten. Von beiden Anforderungen sind wir eindeutig weit entfernt
äh
Bob Bee
Bob Bee