Advanced Interferometers and the Search for Gravitational Waves: Lectures from the First VESF School on Advanced Detectors for Gravitational Waves

جستجوی تشعشعات گرانشی با تداخل سنج‌های نوری در سرتاسر جهان شتاب بیشتری می‌گیرد. در کنار رصدخانه های موج گرانشی VIRGO و GEO در اروپا و دو LIGO در ایالات متحده که در دهه گذشته با موفقیت فعالیت کرده اند، رصدخانه های بیشتری در حال تکمیل (KAGRA در ژاپن) یا برنامه ریزی (ILIGO در هند) هستند. حساسیت رصدخانه های فعلی، اگرچه دیدنی است، اما اجازه کشف مستقیم امواج گرانشی را نداده است. آشکارسازهای پیشرفته (Advanced LIGO و Advanced Virgo) در حال حاضر در مرحله توسعه، حساسیت را تا ضریب 10 بهبود می بخشند و جهان را تا 200 Mpc برای سیگنال الهام بخش ستاره های فشرده دوتایی بررسی می کنند. این کتاب تمام جنبه های تجربی جستجوی تابش گرانشی با تداخل سنج های نوری را پوشش می دهد. تمام جنبه‌های توسعه فناوری که در تکامل تداخل‌سنج‌های پیشرفته وجود دارد، از پیکربندی گرفته تا اپتیک و پوشش‌ها و از جبران حرارتی تا تعلیق‌ها و کنترل‌ها، به طور کامل شرح داده شده است. تمام اجزای کلیدی یک آشکارساز پیشرفته شامل راه حل های اجرا شده در آشکارسازهای نسل اول، محدودیت های آنها و نحوه غلبه بر آنها پوشش داده شده است. هر موضوع با ارجاع خاصی به راه حل اتخاذ شده برای Advanced VIRGO پرداخته می شود، اما توجه دائمی به استراتژی های دیگر نیز معطوف شده است، به ویژه آنهایی که برای Advanced LIGO انتخاب شده اند.

The search for gravitational radiation with optical interferometers is gaining momentum worldwide. Beside the VIRGO and GEO gravitational wave observatories in Europe and the two LIGOs in the United States, which have operated successfully during the past decade, further observatories are being completed (KAGRA in Japan) or planned (ILIGO in India). The sensitivity of the current observatories, although spectacular, has not allowed direct discovery of gravitational waves. The advanced detectors (Advanced LIGO and Advanced Virgo) at present in the development phase will improve sensitivity by a factor of 10, probing the universe up to 200 Mpc for signal from inspiraling binary compact stars. This book covers all experimental aspects of the search for gravitational radiation with optical interferometers. Every facet of the technological development underlying the evolution of advanced interferometers is thoroughly described, from configuration to optics and coatings and from thermal compensation to suspensions and controls. All key ingredients of an advanced detector are covered, including the solutions implemented in first-generation detectors, their limitations, and how to overcome them. Each issue is addressed with special reference to the solution adopted for Advanced VIRGO but constant attention is also paid to other strategies, in particular those chosen for Advanced LIGO.