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PROGRAMMA DI RICERCA 2007
italiano - english
Unità di Ricerca
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Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze fisiche
Classificazione brevettuale
- ELECTRICITY
- BASIC ELECTRIC ELEMENTS
- SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (use of semiconductor devices for measuring G01; details of scanning-probe apparatus, in general G12B21/00; resistors in general H01C; magnets, inductors, transformers H01F; capacitors in general H01G; electrolytic devices H01G9/00; batteries, accumulators H01M; waveguides, resonators or lines of the waveguide type H01P; line connectors, current collectors H01R; stimulated emission devices H01S; electromechanical resonators H03H; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R; electric light sources in general H05B; printed circuits, hybrid circuits, casings or constructional details of electric apparatus, manufacture of assemblages of electrical components H05K; use of semiconductor devices in circuits having a particular application, see the subclass for the application) [C0103]
- BASIC ELECTRIC ELEMENTS
- PHYSICS
- MEASURING (counting G06M); TESTING
- INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES (separating components of materials in general B01D, B01J, B03, B07; apparatus fully provided for in a single other subclass, see the relevant subclass e.g. B01L; measuring or testing processes other than immunoassay, involving enzymes or micro-organisms C12M, C12Q; investigation of foundation soil in situ E02D1/00; sensing humidity changes for compensating measurements of other variables or for compensating readings of instruments for variations in humidity, see G01D or the relevant subclass for the variable measured; testing or determining the properties of structures G01M; measuring or investigating electric or magnetic properties of materials G01R; systems or methods in general, using reception or emission of radiowaves or other waves and based on propagation effects, e.g. Doppler effect, propagation time, direction of propagation, G01S; determining sensivity, graininess, or density of photographic materials G03C5/02; testing component parts of nuclear reactors G21C17/00; [N: controlling or regulating non-electric variables G05D; measuring degree of ionisation of ionised gases, i.e. plasma H05H1/00A; testing electrographic developer properties G03G15/08H6])
- MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRA-RED, VISIBLE OR ULTRA-VIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY (light sources F21, H01J, H01K, H05B; investigating properties of materials by optical means G01N)
- MEASURING (counting G06M); TESTING
Classificazione geografica
- Regione: Marche
Parole Chiave
ONDE GRAVITAZIONALI, RUMORE TERMICO, COATINGStudio di fenomeni dissipativi in coating per rivelatori di onde gravitazionali di nuova generazione
Università degli Studi di Urbino "Carlo Bo"Abstract
La ricerca delle onde gravitazionali ha segnato in questi ultimi anni un grosso sviluppo tecnologico con la realizzazione di grandi rivelatori interferometrici: lo statunitense LIGO e l’Italo-Francese Virgo, entrambi strutturati come Michelson con lunghezze di bracci di alcuni km (4 LIGO; 3 Virgo) hanno già effettuato run scientifici di presa dati, mostrando grande affidabilità e alto duty cycle (>80%), garantendo una buona sensibilità su una banda operativa di circa 3 ordini di grandezza (50-10000 Hz). Tuttavia i modelli per le sorgenti astrofisiche previste per tali segnali gravitazionali sembrano indicare che le sensibilità raggiunte (dell’ordine di 10-23 1/vHz intorno ai 200 Hz) siano marginali, portando a valori del rate di eventi molto piccoli: sufficienti per considerare possibile una “first detection”, ma lontani di almeno un ordine di grandezza per poter parlare di astronomia gravitazionale con tutte le relative conseguenze astrofisiche. Considerando la curva di sensibilità dei grandi interferometri attuali, si possono identificare tre curve di rumore limitanti nettamente le prestazioni: il rumore sismico (al di sotto della decina di Hz), il rumore termico (nella banda intermedia tra le decine di Hz e alcune centinaia di Hz), il rumore shot (dovuto alla granularità della sonda di lettura, un fascio di fotoni) al di sopra delle centinaia di Hz. L’isolamento sismico appare per certi versi controllabile, scontrandosi principalmente con la difficoltà di rumori di >>>Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Flavio Vetrano Università degli Studi di URBINO "Carlo BO"Obiettivo del Programma di Ricerca
I rivelatori interferometrici per onde gravitazionali attualmente in presa dati mostrano curve di sensibilità ai segnali da sorgenti astrofisiche limitate dal rumore termico delle masse di prova e dalle relative sospensioni, in una banda compresa tra i 50 ed i 300 Hz (in figura è mostrata la curva di sensibilità di Virgo [1,2], l’antenna interferometrica realizzata dall’INFN italiano e dal CNRS francese nella piana di Càscina, presso Pisa; sono mostrati i rumori limitanti, nello spazio di Fourier, evidenziando in particolare i contributi al rumore termico di specchio); tale banda è cruciale per la fisica delle sorgenti in quanto coincide con l’intervallo in frequenza in cui sono previsti i più intensi segnali emessi da sistemi di oggetti compatti, come coppie di stelle di neutroni, coppie di buchi neri o sistemi misti in coalescenza: un miglioramento della sensibilità aumenterebbe significativamente la frequenza degli eventi rivelabili. Per migliorare la sensibilità del rivelatore un passo fondamentale è quindi la riduzione del rumore termico, particolarmente quello dovuto agli strati di interfaccia fra le componenti a diverso indice di rifrazione dell'interferometro. Tali interfacce sono ad esempio necessarie per raggiungere altissimi livelli di riflettività, con basse perdite, negli specchi delle cavità Fabry-Pérot impiegate per incrementare il cammino ottico efficace negli interferometri, e più in generale per garantire le prestazioni ottiche richieste. Con la >>>Risultati parziali attesi
I risultati attesi possono così riassumersi:- determinazione sperimentale di dati strutturali che aiutino nella comprensione dei fenomeni dissipativi presenti nel coating, soprattutto per quanto riguarda la localizzazione critica (interfaccia o corpo) delle sorgenti;
- sviluppo di un modello microscopico sufficientemente predittivo del comportamento del complesso coating-substrato che consenta l’ottimizzazione delle prestazioni nei riguardi dei due requisiti fondamentali: caratteristiche ottiche, rumore termico.
L'interesse non è solo per la fisica dei film sottili, che presentano proprietà peculiari non direttamente e facilmente riconducibili ai semplici parametri del materiale costituente, ma anche (o soprattutto) per il notevole impatto di una tale indagine in tutti gli ambiti di ricerca che comportano l'uso di tecniche interferometriche per la misura sensibile di posizione, spostamento, velocità, accelerazione. A questo scopo infatti la posizione di un elemento viene sondata da un fascio laser, e la sensibilità migliore si ottiene applicando sulla superficie di misura un trattamento dielettrico altamente riflettente costituito da strati della dimensione di decine o centinaia di nm.
Come primo esempio di interesse citiamo la lettura ottica dello spostamento di micro-oscillatori (MEMS: Micro Electro-Mechanical System). L'uso dei MEMS è sempre più diffuso in applicazioni di nano/micro-tecnologie. L'interesse >>>
