Современная экспериментальная физика
Oct. 18th, 2017 12:32 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
shipreck_sНебольшая статья, наглядно иллюстрирующая проблемы современных экспериментальных физических задач, а также в некотором роде поясняющая, почему вероятность получения представителями той или иной страны ведущих наград в области физики при прочих равных завязана на объем финансирования в этой стране фундаментальной науки.
На практике, лабораторные интерферометры без особых проблем измеряют изменения расстояний в десятки нанометров, а передовые устройства — доли нанометров. Даже если сделать интерферометр с плечами ~4 км (а это оптимальная длина по бюджету шумов, о чем мы поговорим дальше) и с точность 0,1 нм, то это всего лишь ~10-14 — т.е. все еще в 10 миллионов раз меньшая чувствительность, чем надо!
Добраться до нобелевской премии необходимой прецизионности хотя бы в теории помогает использование оптических резонаторов Фабри-Перо. Вставка такого резонатора в длинное измерительное плечо интерферометра заставляет свет многократно отражаться между двумя зеркалами, нанесенными на тестовые массы. Фактически это удлиняет эффективную длину интерферометра в несколько сот раз (для LIGO это значение около 300). Далее этот трюк повторяется путем вставки отражателей в вход и выход интерферометра — фотоны, выскакивающие с резонаторов в длинных плечах, многократно отражаются обратно и постепенно набирают технически измеряемую разность хода лучей.
Впрочем, между идеей и реализацией в данном случае лежит пропасть. Беря в руки измерительный прибор такой прецизионности, вы обнаружите десятки источников шумов, которые в тысячи и миллионы раз превосходят полезный сигнал. Впрочем, говоря о миллионах я слишком преуменьшаю. Сейсмические колебания по амплитуде превосходят сигнал гравитационных волн на 11 порядков (т.е. в 100 миллиардов раз).
На практике, лабораторные интерферометры без особых проблем измеряют изменения расстояний в десятки нанометров, а передовые устройства — доли нанометров. Даже если сделать интерферометр с плечами ~4 км (а это оптимальная длина по бюджету шумов, о чем мы поговорим дальше) и с точность 0,1 нм, то это всего лишь ~10-14 — т.е. все еще в 10 миллионов раз меньшая чувствительность, чем надо!
Добраться до нобелевской премии необходимой прецизионности хотя бы в теории помогает использование оптических резонаторов Фабри-Перо. Вставка такого резонатора в длинное измерительное плечо интерферометра заставляет свет многократно отражаться между двумя зеркалами, нанесенными на тестовые массы. Фактически это удлиняет эффективную длину интерферометра в несколько сот раз (для LIGO это значение около 300). Далее этот трюк повторяется путем вставки отражателей в вход и выход интерферометра — фотоны, выскакивающие с резонаторов в длинных плечах, многократно отражаются обратно и постепенно набирают технически измеряемую разность хода лучей.
Впрочем, между идеей и реализацией в данном случае лежит пропасть. Беря в руки измерительный прибор такой прецизионности, вы обнаружите десятки источников шумов, которые в тысячи и миллионы раз превосходят полезный сигнал. Впрочем, говоря о миллионах я слишком преуменьшаю. Сейсмические колебания по амплитуде превосходят сигнал гравитационных волн на 11 порядков (т.е. в 100 миллиардов раз).
no subject
Date: 2017-10-18 02:31 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 04:52 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 04:58 pm (UTC)Особая жуть в контрасте с постом хххлкалибра о духовке.
no subject
Date: 2017-10-18 05:03 pm (UTC)https://wyradhe.livejournal.com/526172.html
no subject
Date: 2017-10-18 05:15 pm (UTC)Помимо скорости распространения информации, имеет значение также частота появления гениальных одиночек, которая при большем среднем IQ будет всё же больше. Плюс количество способных понять новое изобретение/открытие будет тоже больше, и эта зависимость не будет линейной (площадь под кривой нормального распределения). Представь 2 нормальных распределения со средними 70 (Африка) и 100 (Европа). Скажем, SD=10. Тогда в Африке людей с IQ больше 100 будет 0,13%, а в Европе - 50% (в 385 раз больше).
no subject
Date: 2017-10-18 05:38 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 05:43 pm (UTC)no subject
Date: 2017-10-18 05:57 pm (UTC)