Ayatri Singh, promovenda aan het Nikhef, verdedigt haar proefschrift donderdag 4 april 2024 om 10.00 aan de Universiteit Maastricht.
“Gravitational Wave Astronomy With Current and Future Generation Detectors”
Zwaartekrachtgolven ontstaan wanneer massieve objecten, zoals neutronensterren of zwarte gaten, versnellen en het weefsel van de ruimtetijd veranderen. In binaire systemen, waar deze objecten om elkaar heen draaien, stuurt hun interactie rimpelingen van ruimtetijd door de ruimte als zwaartekrachtgolven. Deze golven zijn moeilijk te detecteren omdat ze een zeer zwakke wisselwerking met materie hebben. Het is alsof je een gefluister probeert op te vangen in een lawaaierige kamer. Wetenschappers gebruiken speciale detectoren om naar dit gefluister te luisteren, maar ze hebben te maken met veel achtergrondlawaai dat het moeilijk maakt om de zwaartekrachtgolven te horen. Het is een beetje alsof je een enkele stem probeert te onderscheiden in een drukke kamer.
In de eerste helft van het proefschrift werd gekeken naar een specifiek type ruis dat seismische Newtoniaanse ruis wordt genoemd. Deze ruis treedt op wanneer seismische golven lokale variaties in de bodemdichtheid veroorzaken, wat resulteert in extra gravitatiekrachten op de testmassa’s van de detector, waardoor ze bewegen. Deze ruis kan een probleem vormen voor detectoren die zijn ontworpen om zeer zwakke signalen op te pikken, vooral die van dingen zoals pulsars en fusies van enorme zwarte gaten. Om deze uitdaging te overwinnen zijn methoden onderzocht om Newtoniaanse ruis te verminderen. Eén benadering die in dit proefschrift is onderzocht, is het creëren van een uitsparing rond de testmassa. Deze techniek heeft belangrijke implicaties voor het ontwerp van toekomstige oppervlaktedetectoren zodat Newtoniaanse ruis geminimaliseerd kan worden. Om ongewenste ruis op specifieke locaties te verminderen, moeten we begrijpen waar het vandaan komt. Dit werk omvat gedetailleerde analyses van seismische activiteit die belangrijke kenmerken van het seismische veld onthullen.
Detectoren van de derde generatie, zoals de Einstein-telescoop en de Cosmic Explorer, zullen zwaartekrachtgolven beter kunnen detecteren dan de detectoren die we nu hebben. Voor de Einstein-telescoop proberen we te kiezen tussen twee vormen: één in de vorm van de letter “L” en één in de vorm van een driehoek. Uitzoeken welke vorm het beste is, is echt belangrijk om goede wetenschap te bedrijven. In het tweede deel van het proefschrift werden de effecten van de geometrie van de detectoren bestudeerd. De driehoekige detectoropstelling is voordelig omdat deze een extra detector bevat die helpt om het eigenlijke signaal uit de achtergrondruis te filteren. De mogelijkheid om signalen uit achtergrondruis te verwijderen kan ons begrip en de kalibratie van de detector verbeteren. Deze mogelijkheid is in dit proefschrift aangetoond.
“Gravitational Wave Astronomy With Current and Future Generation Detectors” (pdf)
De promotie vindt plaats in het bestuursgebouw van de Universiteit Maastricht, Minderbroedersberg 4-6, 6211 LK Maastricht.
Meer informatie op de website van de Universiteit Maastricht.
Promotor: prof. dr. Stefan Hild
Co-promotor: dr. Stefan Danilishin
Contact: Ayatri Singha