Подробности, тонкости работы интерферометров LIGO, Virgo ets

[Const=137]

Приветствую физиков-экспериментаторов.
В какой-то неопределенной степени прошу развеять мое недопонимание принципов работы сих чудесных дивайсов. К сожалению, даже на таких, действительно можно сказать серьезных сайтах типа MIT, Гарвард, собственно сайт коллаборации LIGO нет никаких инженерных и технических сведений о работе интерферометров. Максимум дюжина цифирей, сопоставление которых приводит к дикому количеству вопросов просто по элементарной классической физике (не говоря уже о квантАх). Хочется неспеша разобраться.
Ну например.
1. Всем известно, что средняя чувствительность интерферометра (относительные измерения длины плеч) составляет $10^-^2^0$. Максимальная доходит аж до $10^-^2^1$. С учетом длины плеча 4 км это что-то около $10^-^3$ "диаметра" протона.
С другой стороны относительное отверстие интерферометра, как волновой оптической системы около 10000 (плечо 4 км, диаметр зеркала ~ 40 см). С учетом длины волны опорного излучения 1064 нм, пятно рассеяния окажется ~ 1 см. Иными словами, дифрация сожрет любую интерференцию, которую вы захотите увидеть на сумматоре-зеркале. К слову, диаметр сфер основных зеркал от 3 до 6 км.
Отсюда вывод: даже если вы зарядили интерферометр-резонатор абсолютно когеррентным излучением, то максимальная величина относительных измерений из-за дифракции составит не более $10^-^9$, что сильно далеко от $10^-^2^0$.

2. Насчет когеррентности. В прошлом году поcтроен самый когеррентный лазер (точнее мазер) с длиной когеррентности около 10 световых минут. Его мощность милливатты. Работает при температуре близкой к 0 K. Известно, что на LIGO лазер накачки имеет мощность 200 Ватт, а мощность резонатора около Мегаватта. Также известно, что принцип регистрации колебаний метрики пространства-времени основан на регистрации изменения энергии излучения на сумматоре за счет появления дополнительной разности фаз волнового пучка. Подчеркиваю - разности фаз. А теперь посмотрим сколько времени в идеальных условиях лазер накачки должен работать, чтобы накачать в резонатор необходимую энергию? Получается что-то около 10000 сек, ну или 2.5 часа. С учетом просто потерь при отражении около $10^-^9$ на каждом зеркале, придется это время увеличить еще вдвое, а с учетом того, что зеркала интерференционные с числом слоев для такой отражательной способности около 80, то получается еще как минимум вдвое выше, поскольку материалов, прозрачных в толще 60 км сильно мало (боюсь, что таких нет). А тут еще придется подобрать "стекла" с сильно разными коэффициентами преломления (иначе интерференционное заркало работать не будет).

Что получаем? Время накачки не меньше 10 часов. А длина когеррентности лазера накачки должна быть 10 световых часов (!!!) только для того, чтобы резонатор вышел на номинальную мощность. Таких лазеров нет.

Можно дальше продолжать оценки "на пальцах" столь обычные для физика-экспериментатора, да и просто инженера. Но пока не вижу смысла. Все они приводят меня к укреплению убежденности в неработоспособности LIGO, к тому, что это просто панама.
Но если бы были какие-то технические подробности, чертежи, формулы. Хотя бы просто толковые объяснения. Помогите их получить, пожалуйста.
А то ведь из трех основателей коллаборации один умер, второй в альцгеймере, а третий молчит... А собираются им давать Нобелевку...

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- неправильно набраны "формулы" (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы).

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Физика»

[Xaositect]

Насколько я понимаю, вот основная статья: https://arxiv.org/abs/0711.3041
И там в литературе ссылки на статьи о различных деталях.

[Cos(x-pi/2)]

В дополнение (и там тоже следует посмотреть журнальные статьи по приведённым в конце ссылкам. А в них тоже есть ссылки, и т.д. Сайты и видео не дают столько информации, сколько в совокупности дают журнальные статьи):

https://arxiv.org/abs/1411.4547
"Advanced LIGO"
(The LIGO Scientific Collaboration. Submitted on 17 Nov 2014)

https://arxiv.org/abs/1408.3978v3
"Advanced Virgo: a 2nd generation interferometric gravitational wave detector"
(Submitted on 18 Aug 2014 (v1), last revised 16 Oct 2014 (this version, v3))

[Const=137]

Спасибо, прочту. Беглый взгляд на текст статей не утешает пока, но все же кое-что. Похоже, что с входной когеррентностью это поможет худо-бедно разобраться. А что с дифракцией? Потом есть еще вопросы по испарению поверхностей зеркал и тепловому шуму... А также с сочетанием резонансной частоты подвеса зеркал с добротностью подвеса... Плюс степени свободы подвеса. Там много тонкостей. И десятой доли еще не затронул...

[Cos(x-pi/2)]

Const=137 в сообщении #1257690 писал(а):

А что с дифракцией? Потом есть еще вопросы... И десятой доли еще не затронул...

Так Вы ещё и сотой доли всех статей не прочитали. Или Вы думаете, что сейчас все всё бросят и примутся Вам отыскивать там ответы и сюда переписывать? Прежде, чем ставить смайлики или поднимать панику, изучите подробно весь материал.

[Const=137]

Вот в чем я вовсе не нуждаюсь, так это в подобных замечаниях. Если вам есть что ответить на вопрос - пожалуйста. Вопрос был о дифрагировании пучка в оптической системе интерферометра.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: ну что ж, уже ясно, что это не для общего раздела. Пока переезжаем сюда.

-- 21.10.2017, 21:54 --

Const=137 в сообщении #1257721 писал(а):

Вот в чем я вовсе не нуждаюсь, так это в подобных замечаниях.

Const=137, по совокупности процитированного сообщения и общения в ЛС - предупреждение за хамство.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Пургаторий (Ф)»
Причина переноса: поскольку, как выяснилось, ТС планировал осчастливить присутствующих деталями (но почему-то решил замаскировать это под собственный интерес к вопросу), то содержательное продолжение смысла не имеет.

[Cos(x-pi/2)]

Const=137 в сообщении #1257543 писал(а):

дифрация сожрет любую интерференцию

Const=137 в сообщении #1257690 писал(а):

А что с дифракцией?

Не сожрёт. С дифракцией всё ОК. (Каков вопрос, таков ответ).

Const=137 в сообщении #1257543 писал(а):

Но если бы были какие-то технические подробности, чертежи, формулы. Хотя бы просто толковые объяснения. Помогите их получить, пожалуйста.

Гугл помогает; например
https://doi.org/10.1364/JOSAA.24.001731
"Numerical calculations of diffraction losses in advanced interferometric gravitational wave detectors"
Journal of the Optical Society of America A Vol. 24, Issue 6, pp. 1731-1741 (2007)

https://arxiv.org/abs/1601.05442
The Advanced LIGO Input Optics
(Submitted on 20 Jan 2016)

https://arxiv.org/abs/1608.02934
Overview of Advanced LIGO Adaptive Optics
(Submitted on 8 Aug 2016)

Diffraction Losses of Various Modes in Advanced LIGO Arm Cavity (google: ссылки на технические статьи)