Ich habe eine Frage zur Detektion von Gravitationswellen (GW).
Ich würde annehmen, dass Gravitationswellen keine starren Körper treffen. Ich meine, GWs sollten in Bezug auf elektromagnetische Kräfte, die Atome und Moleküle zusammenbinden, extrem schwach sein, daher sollten starre Körper von GWs völlig "unberührt" sein, ein Teil für sehr extreme Fälle (dh Kollision von Schwarzen Löchern viel näher an der Erde). .
Diese Art von Argumentation ist die gleiche, die man findet, wenn man über die Expansion des Universums spricht: Die Expansion des Universums bewirkt nicht, dass sich die Erde (oder irgendein starrer Körper) ausdehnt, weil die „Kraft“ der Expansion lächerlich gering ist gegenüber anderen Kräften (elektromagnetische Bindungen oder sogar die Anziehungskraft der Sonne).
Wenn das stimmt, dann verstehe ich nicht, warum die Leute, wenn sie über die LIGO-GW-Erkennung sprechen, immer von einem „Strecken“ der Arme sprechen: Die Erde sollte nicht von GW-Durchgang betroffen sein. Nach meinem Verständnis wäre die Dehnung des Raumes, aber nicht der physischen Objekte, also würde es zB die Spiegel betreffen, wenn sie irgendwie von der Erde "abgelöst" und frei von der Bewegung im Raum sind, aber ich weiß nicht, ob das ist der Fall.
Wenn dies nicht zutrifft und GWs die Erde und starre Objekte dehnen, würde ich erwarten, dass das Ausmaß der Dehnung von der Art der Materie abhängt, aus der das Objekt besteht: Ich meine, GW, die auf Holzstöcke einwirken, hätte eine andere Wirkung Schlag als auf Stahlstöcke. Daher würde der Dehnungsbetrag in einem der LIGO-Detektoren anders sein als in dem anderen (weil die Böden unterschiedliche Zusammensetzungen haben): Ist dies der Fall?
Die Spiegel an den Enden der Arme von LIGO sind so angebracht, dass ihre Bewegung entlang der Armrichtung (fast) vollständig von ihrer physischen Umgebung entkoppelt ist. Die Bewegung von Spiegeln in LIGO in diese Richtungen kann daher als perfekter freier Fall betrachtet werden und ist daher anfällig für Effekte vorbeiziehender Gravitationswellen.
Wenn man von der Streckung der Arme von LIGO spricht, bezieht man sich nicht auf die tatsächliche Streckung der Vakuumröhren, sondern auf die Streckung des "leeren" Raums zwischen den Spiegeln. Es lohnt sich auch zu bedenken, dass die tatsächliche Änderung der Weglänge zwischen den Spiegeln aufgrund einer vorbeilaufenden Gravitationswelle kleiner ist als die Breite eines Protons!
Die Spiegel in einem Gravitationswellen-Interferometer sind eine gute Annäherung an träge Testmassen. Ihre "Verbindung" zur Erde über die Punkte, an denen sie aufgehängt sind, ist dank praktisch nicht vorhanden Größenordnungen der Dämpfung bei den Frequenzen der Gravitationswellen.
Es hängt von der GW-Frequenz ab. Wenn die GW-Frequenz weit über der Resonanzfrequenz des festen Objekts liegt, beschleunigt die Belastung die Teile des Objekts nicht schnell genug, damit das Objekt reagieren kann. Das Objekt erfährt also eine zeitveränderliche innere Spannung, weil es länger und kürzer wird, wenn das GW vergeht.
Wenn die GW-Frequenz im Vergleich zur Resonanzfrequenz niedrig ist, reagiert das Objekt einfach, indem es dieselbe Größe behält. Beschleunigungsmesser an verschiedenen Teilen des Objekts zeichnen jedoch unterschiedliche Beschleunigungen auf, da dies nicht den geodätischen Trajektorien für alle Teile des Objekts entspricht.
Und in Resonanz kann die Welle eine beträchtliche Schwingung des Körpers anregen. Das ist das Prinzip der Weber Bar .
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