Sinais de raios cósmicos em detectores de ondas gravitacionais
Denis Borgarelli Tavares
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP T197s
[Signs of cosmic rays gravitational wave detectors]
Campinas, SP : [s.n.], 2010.
123 p. : il.
Orientador: Anderson Campos Fauth
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin
Resumo: Um dos fenômenos previstos por Einstein na dedução da relatividade geral foi a existência de pequenas perturbações da métrica que ele nomeou de ondas gravitacionais.Essas ondas ao atravessarem a matéria fazem com que a mesma oscile de acordo com a polarização da onda gravitacional.Esta é a...
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Resumo: Um dos fenômenos previstos por Einstein na dedução da relatividade geral foi a existência de pequenas perturbações da métrica que ele nomeou de ondas gravitacionais.Essas ondas ao atravessarem a matéria fazem com que a mesma oscile de acordo com a polarização da onda gravitacional.Esta é a única previsão importante da Relatividade Geral que ainda não foi comprovada completamente.O pequeno sinal gerado pela passagem de uma onda gravitacional em comparação com os ruídos existentes no sistema de detecção torna a sua detecção direta um dos principais desafios da ciência moderna.Neste trabalho estudamos o ruído gerado por raios cósmicos na antena gravitacional Mario Schenberg,localizada na cidade de São Paulo.Medidas do fluxo de múons e hádrons isolados realizadas no hemisfério norte foram utilizadas para calcular o fluxo esperado dessas partículas na cidade de São Paulo.O cálculo da energia depositada no detector de ondas gravitacionais pelos raios cósmicos foi realizado através de simulações de Monte arlo utilizando o Geant4.A passagem de múons e prótons,com diversas energias e alguns ângulos de incidência,pelo prédio e pela esfera ressonante da antena gravitacional,foi simulada.Desenvolvemos um modelo termo-acústico, denominado de multiponto,adequado para calcular as energias depositadas nos modos normais de vibração da esfera a partir da energia depositada na esfera por partículas elementares.om esses resultados calculamos a taxa esperada de sinal de raios cósmicos no principal modo de detecção de ondas gravitacionais,nl=12,do detector Mario Schenberg para temperaturas de operação Tnoise entre 10 -5 e 10 -7 K.Os resultados obtidos mostraram que para a sensibilidade projetada para 4,2K do detector Mário Schenberg a taxa de sinais devido aos raios cósmicos é muito pequena,sendo da ordem de 5 eventos por dia.Porém,quando for atingido o limite quântico,será preciso uma análise mais detalhada do sinal de saída da antena,já que o número de partículas esperado aumenta consideravelmente, alcançando cerca de 250 sinais por dia
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Abstract: One of the phenomena predicted by Einstein in the derivation of general relativity is the existence of small perturbations of the metric that he named gravitational waves.As they travel through space oscillates the space-time according to its polarization.This is the only major prediction...
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Abstract: One of the phenomena predicted by Einstein in the derivation of general relativity is the existence of small perturbations of the metric that he named gravitational waves.As they travel through space oscillates the space-time according to its polarization.This is the only major prediction of general relativity not yet proven completely.The small signal generated by the passage of a gravitational wave compared to the noise in the system of detection makes their direct detection one challenge of modern science.In this paper we study the noise generated by cosmic rays in the gravitational antenna Mario Schenberg,located in the city of Sao Paulo.Single muons and hadrons flux measurements held in the northern hemisphere were used to calculate the expected flux of these particles in the city of Sao Paulo. The calculation of the energy deposited in the detector of gravitational waves from cosmic rays was performed by Monte arlo simulations using Geant4.The transport of muons and protons,with several energy and some different angles of incidence,across the building and the resonant sphere was simulated.We developed a thermo-acoustic model,called multi-point,suitable for calculating the energy deposited in the normal modes from the energy deposited on the sphere by elementary particles. With these results we calculate the expected rate of cosmic ray signals in the main detection mode of gravitational waves,nl =12,of the Mario Schenberg detector,for temperatures Tnoise between 10 -5 and 10 -7 K.The results showed for the designed for 4.2 K sensitivity of the Mario Schenberg detector that the rate of signals due to cosmic rays is very small,being around 5 events per day.However,when it will reach the quantum limit will be needed a more detailed analysis of the antenna signal output,since the expected number of cosmic ray noise increases considerably,reaching about 250 signals per day
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