高频引力波的应用前景、产生机制和探测方案

较为全面地论述了高频引力波的应用前景、产生机制和探测方案 .

高频引力波的电磁响应

综述了可能存在的高频引力波源 ,列举了高频引力波电磁响应的几种具体形式 ,重点介绍了高频电磁波束对引力波的电磁响应及使用该方法探测高频引力波的现实性 .

高频引力波在电磁环形腔焦点区域的时空扰动效应

基于弱场条件,计算了在柱坐标下由电磁环形腔中强电磁简正模在其焦点区域产生的引力驻波的第二类克氏联络、里奇张量、曲率标量及其能量密度.研究发现,在焦点区域的引力驻波的能量密度是正定的.此外,讨论了该引力驻波的能量密度和时空的曲率标量的关系.高Q值强场环形微波腔以及受控核聚变的Tokamak装置均具有轴对称的特点,并可作为可能的潜在高频引力波源.

高斯束谐振系统对遗迹高频引力波方向的选择效应

高斯束谐振系统为早期宇宙遗留的随机高频引力波的探测开启了一个非常重要的窗口．本文指出,当入射引力波的传播方向与高斯束不同时,高斯束谐振系统产生的一阶扰动光子流将降低几个数量级,即高斯束谐振系统只对沿某一特定方向传播的高频引力波产生响应．因此,高斯束谐振系统对高频引力波的传播方向具有良好的选择效应．

源于宇宙弦的引力波暴及其电磁共振效应

引力波为宇宙学模型的检验提供了新方法,宇宙弦环震荡会激发较强的尖端引力辐射,甚高频波段的引力波可以通过电磁共振效应来探测.文章基于修正的宇宙弦模型,以p和?为自由参数,主要研究了宇宙弦环震荡产生的甚高频引力波特性h,以及在电磁共振方案中产生的物理效应.通过数值计算保守估计引力波暴的量纲为1的振幅强度可以达到10^(-28)~10^(-25).在电磁共振效应下产生的信号光子流强度N_(x)^(1)达到10^(4)~10^(8)s^(-1),信噪比强度S为10^(-20)~10^(-14).与其它类型的此频段引力波相比较,此类引力波更可能在未来被探测器探测到.

高频引力波与现代宇宙学

文章简要综述了由典型现代宇宙学模型和膜振荡模型预期的微波频带的高频引力波的特性和可能的观测方案,以及研究这一课题的重要科学意义和所面临的挑战和机遇.

高频引力波对环形波导中电磁波的调制作用

讨论了垂直入射的、频率为ωｇ的平面高频引力波对环形波导管中频率为ωｅ的电磁波的调制作用．一般情况下，在波导管中与引力波传播方向垂直的对称平面附近，电磁波的能流密度会出现三种新的频率成分（２ωｅ±ωｇ）和ωｇ．在ωｇωｅ时，能流密度振幅的相对调制量与引力波的无量纲振幅ｈ０数量级相同．特别是当ωｇ，ωｅ和电磁波绕波导传播的绕行频率ωｏ满足关系ωｇ＝２ωｅωｏ时，由于类似于共振的机制，能流密度会出现比ｈ０大几个数量级的振幅相对调制量．这个结果不会由于参数的微小改变而消失。

随机高频引力波电磁响应符合探测的模拟

引力波探测是一种强噪声背景中的微弱信号检测问题,因而不但需要建造极为灵敏的探测装置来实现信号检测,还需要建立在大量噪声中实现信号识别的数据处理方法.不同于相对成熟的面向中、低频引力波天体物理源的激光干涉引力波力学潮汐效应探测系统,本文基于调制强磁场中高频引力波电磁响应探测方案,模拟产生一系列强随机噪声背景下的时域高频随机引力波探测数据;进而利用两台异地同步探测装置模拟探测数据的互相关特性,实现模拟高频随机引力波信号的有效识别,供未来建造瞄准众多宇宙学模型所预期的高频段随机引力波符合探测装置参考.

引力波与引力波探测:一个全新的空间信息通道

简述了引力波探测的历史,介绍了对质量谐振探测器、地面激光干涉引力波探测器、空间激光干涉引力波探测器,以及引力波在宇宙微波背景上极化效应的相关探测方案,评述了微波频带的高频引力波探测方案.

双极化态平面引力波对背景电磁场的扰动能量

在一特定谐振腔内,背景静磁场和背景电磁波构成一个引力波的电磁谐振系统。计算了引力波对背景电磁场的一阶和二阶扰动能量。结果表明:一阶扰动能量包含更多关于引力波的信息;二阶扰动能量是正定的。

高斯束谐振系统对引力波频率的选择效应

高斯束谐振系统对同频率的高频遗迹引力波具有很好的谐振性,这为高频遗迹引力波的探测开启了一个窗口.笔者指出,当入射引力波和高斯束不同频率时,高斯束谐振系统产生的一阶扰动光子流没有观测效应.

基于原初双黑洞的引力波电磁共振效应研究

原初黑洞是暗物质的候选粒子之一。10^(23)~10^(25)kg的原初双黑洞并合可以产生甚高频随机引力波。真空腔内,引力波与高斯束形成的背景电磁场共振可以产生可观测物理效应。本文结合最新的暗物质丰度限制,讨论了同质量双黑洞并合产生的引力波激发的物理效应:信号光子流强度Nx1达到10^(-0.5)~10^(2.5)s^(-1)。同时还讨论了探测方案的灵敏度(信噪比),研究结果表明,与遗迹引力波相比,同质量双黑洞并合产生的引力波无论是信号光子流还是信噪比均高出6~8个数量级。因此,随机引力波更可能被探测到,将为原初黑洞的存在以及原初黑洞是暗物质的候选粒子提供验证方案。

高斯束谐振系统对引力波频率和方向的选择效应

高斯束谐振系统为早期宇宙遗留的随机高频引力波的探测开启了一个非常重要的窗口.计算结果表明,当入射引力波频率和高斯束不同时,高斯束谐振系统产生的一阶扰动光子流没有观测效应;当入射引力波的传播方向与高斯束对称轴的正方向不同时,高斯束谐振系统产生的一阶扰动光子流将降低几个数量级,即高斯束谐振系统只对沿某一特定方向传播的高频遗迹引力波产生有效的响应.因此,高斯束谐振系统对高频遗迹引力波的频率和传播方向具有良好的选择效应.

关于宇宙暗物质主要形态之黑洞-夸克星的新证据分析

通过分析新近证据,进一步探讨宇宙暗物质等问题,分析认为:(1)宇宙紫外辐射超出已知辐射源4倍的发现,可能就是源于我国的、2013年初预言的约在可见光附近波段的宇宙背景辐射;彭罗斯等2010年发现的CMB偏振环等新证据,较有力地支持原始夸克星碰撞、重组的宇宙演化及起源模型;黑洞(暗星)-夸克星可能是宇宙暗物质的主要形态,应足以解释暗物质与可见物质的比例.以上均应深入研究;(2)76个黑洞的强大磁场的发现,客观上有力地支持了星系中心超大质量黑洞等的携1/3正负电子电荷的最基本的正、负夸克构型;(3)质能守恒定律的经典物理学意义所推论的最基本夸克的空心圈环结构,为圈量子引力奠定了较坚实的粒子物理学基础;(4)结合高频引力波产生机理(激光约束核聚变等)及探测机理,应对中微子与高频引力波(引力子)进行会师研究.

静磁场中引力子转化成光子的概率研究(英文)

运用费曼微扰方法计算了由超导墙和分形膜组成的电磁谐振系统中引力子转化成光子的转化概率。理论推导表明，当超强激光产生的高频引力波（high—frequencygravitationalwaves，HFGW）通过耦合开放腔时，在一段持续的时间内将产生扰动光子流（perturhativephotonflux，PpF）。通过引入相关实验参数以及运用转化表达式，针对吉赫兹频带的高频遗迹引力波（high—frequencyrelicgravitationalwaves，HFRGWS），计算了在1s的持续时间内。在耦合开放腔中产生的扰动光子流（～1011），这些光子流通过分型膜传输，光子流的产生直接证明了引力子的存在。同时，也对超高强度激光作为引力子产生源作了简短的评论。