Саркофаг как гравитационный детектор
Дете́ктор гравитацио́нных волн (гравитационно-волновой телескоп) — техническое устройство, предназначенное для регистрации гравитационных волн. гравитационные волны вызывают чрезвычайно слабое периодическое изменение расстояний между пробными частицами вследствие колебаний самого пространства-времени. Эти колебания пробных тел и регистрирует детектор. Современный гравитационный детектор, это интерферометрический детектор, где лазерный луч, расщепляется, идёт по обеим камерам, отражается от зеркал, возвращается обратно и вновь соединяется. В «спокойном» состоянии эти два луча деструктивно интерферируют, и освещённость фотодетектора оказывается нулевой. Но смещение одного из зеркал на микроскопическое расстояние (10 в −16 степени ) приводит к тому, что компенсация двух лучей нарушается и фотодетектор улавливает свет. Таким образом измеряется изменение линейного размера, но при прохождении гравитационной волны изменяются все три линейных размера (х,у,z). Пространство сжимается и растягивается.
Высоко технолoгичные “саркофаги“ сделаны из гранита. Спрашивается почему? Гранит является одной из самых плотных, твёрдых и прочных пород. Granites contain around 10 to 20 parts per million (ppm) of uranium. Граниты содержат уран. Гранит имеет низкое водопоглощение. Из гранита изготавливают поверочные плиты вплоть до класса точности 000. Таким образом можно достичь постоянство объёма, в случае “саркофага“. Это постоянство трёх линейных размеров. В случае прохождения гравитационной волны, будут изменятся все три линейных размера, а изменение объёма будет равно в проиведению всех трёх размеров. Таким образом, если регистрировать изменение объёма, то можно детектировать гравитационную волну. Если внутри “саркофага“ создать акустическую резонансную волну , то при прохождении гравитационной волны, частота резонанса будет сдвигаться.
Так как регистрируются все три линейных размера, чувстрительность этого детектора будет на три порядка выше чем у интерферометрического детекторa.
Bнутри нет каналов для датчиков давления (регистрация резонанса) и источников акустических волн, то возникает ряд предположений. Первое предположение- источник прямоугольных импульсов находился на внешней поверхности короба. Второе предположение - источник акустических импульсов находится в самом материале. Гранит и Базальт радиоактивны и поверхность этих материалов испускает высокоэнергетические атомы гелия 4He — альфа-частицы. Согласно
https://www.sciencedirect.com/science/a ... 3317305569
Серапеум со своими Базальтовыми коробами имеет самый высокий уровень радиоактиности. “workers receive highest annual effective doses of up to 140 mSv, which exceeds the annual limit of 20 mSv”. А́льфа-распа́д — вид радиоактивного распада ядра, в результате которого происходит испускание дважды магического ядра гелия 4He — альфа-частицы. При этом массовое число ядра уменьшается на 4, а атомный номер — на 2. Альфа-распад из основного состояния наблюдается только у достаточно тяжёлых ядер, например, у радия-226 или урана-238.
Пузырько́вая ка́мера
Можно проиллюстрировать принцип работы детектора на основе пузырьковой камеры. Пузырько́вая ка́мера — это устройство которe основано на вскипании перегретой жидкости вдоль траектории частицы. Камера заполнена жидкостью, которая находится в состоянии, близком к вскипанию. При резком уменьшении давления жидкость становится перегретой. Если в данном состоянии в камеру попадёт ионизирующая частица, то её траектория будет отмечена цепочкой пузырьков пара. Кавита́ция (от лат. cavitas — пустота) — физический процесс образования пузырьков (каверн, или пустот) в жидких средах, с последующим их схлопыванием и высвобождением большого количества энергии, которое сопровождается шумом и гидравлическими ударами. В качестве рабочей жидкости наиболее часто применяют жидкие водород и дейтерий (криогенные пузырьковые камеры), а также пропан, различные фреоны, ксенон, смесь ксенона с пропаном. Таким образом возникает акустический шум из схлопывающихся пузырьков. Всегда будут акустические волны которые войдут в резонанс с камерой. Почему нужны эти импульсы? Любой импульс, согласно фурье трансформации, состоит из суммы акустических волн. Если пространство сжимается, то, согласно фурье трансформации, найдётся акустическая волна которая войдёт в резонанс с новыми размерами короба. Регистрируя изменение резонансной частоты, можно регистрировать гравитационную волну. . Массивная крышка получает своё органическое объяснение. Так как внутри камеры жидкость с отрицательным давлением, крышка должна быть массивной.
Расположение детектора по оси север-юг

Высоко технологичные “саргофаги” расположены по оси север - юг. Саркофаг это параллелепипед, который можно описать тремя линейными размерами. Один размер привязан к оси вращения земли. Если Гравитационная волна распространяется по оси Z , то периодически по осям Х и У, попеременно, происходит сжатие и растяжение пространства. Если регистрировать изменения оставшихся двух линейных размеров параллелепипеда при прохождении гравитационной волны, можно определить направление откуда пришла эта гравитационная волна по отношению к оси вращения земли.
Расчёт акустического резонанса гранитного короба Серапеума

Чем хороши большие короба для гравитационных детекторов? Это более высокой разрешимостью в сравнении с небольшими коробами, так как большие короба изменяют размеры в большей степени, чем небольшие короба при прохождении гравитационной волны.
Отношение сигнал/шум — безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума:
Некоторые примеры помех (шумов) в интероферометрическом гравитационном детекторе.:
1. Сейсмический шум, который получается в результате вибрации зеркал от землетрясений, ветра, океанских волн, движения
2. Термальный шум от темературной вибрации атомов самого зеркала и их подвески.
3. Квантовый шум, полученный от неопределённости счётчика фотонов в фотонном детекторе
4. Шум полученный в результате остатков атомов газа в вакуумной системе, которые взаимодействуют с фотонами и зеркалами.
5. Электростатический шум, полученный от взаимодействия зарядов на зеркалах с металом..
6. Лазерный Шум, полученный от вариации интенсивности лазерного луча и его частоты.
Все эти помехи отсутствуют в “Саркофаге“. Если спектр полезного сигнала отличается от спектра шума, улучшить отношение сигнал/шум можно ограничением полосы пропускания системы. Так как нас интересует только три резонанса, то все остальные частотные помехи можно отсечь фильтрами и получить чистый сигнал