Введение к работе
Актуальность щюблэмн. Одним из направлений развития физических исследований является экспериментальная гравитация. На формирование ее современного состояния оказали влияние достижения в физике твердого тела, оптике, физике низких температур, радиоастро-нометрии, физике высоких энергий. Формулировки и оценки новых эффектов гравитационного взаимодействия, требования к экспериментам, в которых может осуществиться выбор между альтернативными теориями гравитации, верификация выводов теоретических изысканий - очерчивают область интересов данного направления. Свой вклад вносит развитие прецизионной техники эксперимента, позволяя ставить и осуществлять эксперименты, лежавшие ранее вне рамок доступных измерений.
Сильнейшим импульсом к своему развитию, который получила экспериментальная гравитация, было утверждение Дн.Вебера о реальности регистрации гравитационных волн космического происхождения. Создание детектора гравитационных волн откроет новый канал полутения информации о процессах, происходящих во Вселенной. По имеющимся теоретическим оценкам амплитуда гравитационных волн космического происхождения крайне мала ( ~ І0"19 + КГ24 отн.ед.), что делает актуальной задачу определения условий регистрации слабых гравитационных волн. При обсуждении проблемы постановки опыта Герца для гравитационных волн в лабораторных условиях ставится вопрос о детектировании гравитационных волк разного частотного диапазона.
Наряду со строительством гравитационных антенн веберовского типа (массивных датчиков резонансного типа) продолжается разработка проектов и апробация макетов лазерно-интерферометрических гравитационных антенн. Последний тип антенн обладает большей широко— полосностью и потенциально большей чувствительностью регистрации гравитационных волн. Продолжающиеся исследования возможности создания различных видов лазерных гравитационных антенн делают необходимым выявление эффектов, происходящих при распространении электромагнитной волны в гравитационном поле, которые могут наблюдаться в лабораторных условиях. Поскольку наиболее чувствительными методами регистрации являются интерферометрические, а эффект влияния гравитационного шля наиболее ярко проявляется во взаимнопер-пендикулярных направлениях, то условия регистрации стали формулироваться применительно к интерферометру Майкельсона.
Целью диссертационной работы явилось установление рамок, нак-
ладываемых теоретическими расчетами величин эффектов и предельными экспериментальными возможностями, на регистрацию гравитационно-оптических эффектов в лабораторных условиях, а также поиск экспериментальных методов измерения ультрамалых величин.
Научная новизна работы заключена в следующем.
Вычислена временная задержка светового сигнала в интерферометре Майкельсона, помещенного в стационарное гравитационное поле точечной массы.
Теоретически определена реакция интерферометра Майкельсона с жесткозакрепленннми зеркалами на падающую плоскую граштационную волну при различных ориентациях интерферометра.
Экспериментально обоснована возможность создания стабильных длиннобазоБЫХ волоконно-оптических интерферометров в диапазоне О -f Ю3 Гц.
Теоретически и экспериментально обоснована модификация метода спектральной обработки интерферограш, в результате которой повышается отношение сигнал/шум.
Апробация результатов работы. Основные положения диссертации и отдельные теоретические и экспериментальные результаты обсуждались на УІ Советской гравитационной конференции ГР-6, г.Москва, 1984; на Всесоюзной конференции "Экономическая эффективность применения лазерной техники", г.Севастополь, 1987 г.; на 7 Всесоюзной конференции "Теоретические и экспериментальные проблемы теории относительности и гравитации", г.Ереван, 1988 г.; на Международном совещании го разработке и созданию излучателя и детектора гравитационных волн, г.Дубна, 1988 г.; на Международной научной конференции "Лобачевский и современная геометрия", г.Казань, 1992 г.,* на Ш, ІУ, У семинарах "Гравитационная энергия и гравитационные волны", проводимых ежегодно в лаборатории теоретической физики ОИЯИ, г.Дубна.
Макет стабилизированного по- частоте Не- Яе лазера демонстрировался на выставках ВДНХ СССР и НТС-87 ъ Г.Берлине и был удостоен серебряной медали ВДНХ СССР.
По теме диссертации опубликована 21 работа.
Практическая ценность. Диссертационная работа выполнена в рамках Координационного плана Минвуза СССР по теории относительности и гравитации, ряда хоздоговорных работ, договоров о соцсодружест-ве, госбюджетной работы, проводимой в рамках программы "Конверсия". Результаты теоретического исследования временной задержки светово-
го сигнала в интерферометре Майкельсона, помещенного в стационарное гравитационное поле, будут использованы при постановке лабораторных экспериментов по измерению задержки светового сигнала в гравитационном поле. Результаты теоретического анализа реакции интерферометра Майкельсона с жесткозакрепленными зеркалами на .гадающую гравитационную волну предназначены для построения гравитационных антенн нового поколения. Результаты экспериментальншс исследований стабильности интерферометров будут использованы при создании волоконно-оптического интерферометра с длиной плеч более 10 км, планируемого для изучения распространения света в гравитационном поле, а также могут быть положены в основу построения гравитационных антенн и датчиков деформаций. Результат модификации статистического метода обработки временных рядов предназначен для повышения отношения сигнал-шум с целью выделения слабого сигнала из шума.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Текст изложен на 173 машинописных страницах, включая 22 рисунка. В приложении помещены I таблица и текст программы на Фортране. Список источников включает 140 найменоваций.
