Comience con un etalon de alto Q excitado en resonancia con un láser durante un tiempo lo suficientemente largo como para que haya acumulado una onda estacionaria esencialmente estable. Hay una fuerza constante dirigida hacia afuera en cada espejo, ya que cada espejo cambia constantemente el signo del impulso de los fotones que lo golpean.
Si desplazo uno de los espejos una distancia muy pequeña hacia el otro espejo, mucho menos que , ¿no estaré haciendo una pequeña cantidad de trabajo? Del mismo modo, si permito que el espejo se aleje una distancia similarmente pequeña del otro bajo la presión de la luz, ¿no hará la luz una pequeña cantidad de trabajo en el espejo?
Pregunta: Ahora, si este etalon de alto Q fuera un detector de ondas gravitacionales tipo LIGO, ¿hay alguna forma de convertirlo en otra versión, mucho menos elegante, del ejemplo de "perlas adhesivas en una barra " de Feynman que es teóricamente posible? Cómo extraer energía de una onda gravitatoria?
La razón por la que pregunto proviene de esta simple respuesta que me gusta más cuanto más lo pienso.
nota: no estoy hablando de cantidades útiles de energía aquí, solo que podría ser distinta de cero.
En LIGO y sus equivalentes, por supuesto, se puede considerar que los espejos o detectores se mueven y, por lo tanto, provocan el cambio en los patrones de interferencia, representados como las ondas de las que hemos visto representaciones gráficas (y sonido). Este movimiento es energía cinética en espejos o detectores, y así conceptualmente obtenemos las señales eléctricas. Estos tienen energía, que provino de la onda gravitatoria. La energía derivada es la potencia de la señal multiplicada por el tiempo de detección para cada detección. Divida por la energía del ruido y tendrá SNR. entonces, a menos que tenga esa potencia o energía transferida a parte de la masa del interferómetro, no tiene detección. Puedes pensar en estas ondas como pensarías en las ondas electromagnéticas, en este nivel de aproximación, básicamente gravedad linealizada.
Si quieres extraer algo útil, tendrás que crear una gran área de recolección para la onda gravitacional. De lo contrario, puede extraer, pero es una cantidad muy pequeña. Calcule la densidad de energía, por ejemplo, para el evento de fusión de 2015, 3 masas solares a 1300 millones de años luz de distancia. Densidad de energía = 3/(4 pi X 1.3 ^ 2) en masas solares por año luz cuadrado, transforme a julios por metro cuadrado, y verá qué pequeño. Tendrás que aumentar el área de las masas absorbentes para llegar a una cantidad razonable de energía y asegurarte de tener un mecanismo eficiente.
El mecanismo efectivo posiblemente podría ser el mismo que el de los interferómetros utilizados, excepto que mucho más grande, de modo que una tensión de 10^(-11) más o menos, como se observa en ese caso, podría proporcionarle un movimiento macroscópico relativo que puede convertir en suficientes julios, o vatios continuos, acoplando los detectores/espejos a algún sistema auditivo o eléctrico u otro sistema de conversión. querrá asegurarse de que el ángulo de llegada de la ola sea perpendicular a sus líneas de base para maximizar la potencia. Es posible que pueda hacer otras cosas.
Para etalons, dado que el movimiento es el desplazamiento conceptualmente relativo de las paredes de etalons, tendrías que descubrir cómo extraer la energía de ese movimiento (suponiendo que se puedan mover de manera diferente, la tensión será real, no imaginaria, por lo que puedes hay que hacer etalones virtuales o elasticos o algo asi). Tal vez encuentre un material piezoeléctrico que lo convierta en electricidad, no estoy seguro. Pero la energía está ahí.
En lugar de interferómetros, podría tener un conjunto de cuerpos dispuestos circularmente, separados por grandes distancias, con el círculo aplanado y expandido en direcciones perpendiculares consecutivamente a las frecuencias de la onda, y de alguna manera descubrir cómo extraer la energía de esos cuerpos oscilantes, nuevamente la calefacción o el mecanismo eléctrico o de otro tipo para convertir esa energía.
De cualquier manera, y puede descubrir otras configuraciones, me parece que tendría que estar haciendo esto a distancias astronómicas o astrofísicas para obtener algo razonable. Descubrir cómo convertir la energía cinética en calor o energía eléctrica u otra cosa tendrá que pensar.
Interferómetro "preguntas": claramente los espejos pueden impartir energía a la luz y viceversa.
Pero creo que una parte de la respuesta es más fundamental que esto: según Feynman, el paso de una onda gravitacional detectable imparte energía a cualquier entorno de masa acoplada a través del cual pasa, y de hecho esto es necesario para que las ondas gravitacionales sean detectables .
La cuestión, entonces, no es si se transfiere energía, sino si es posible, sin un conocimiento a priori de la llegada de la onda, establecer una no uniformidad utilizable en la configuración particular de los interferómetros o en la luz detectada. Es posible que este sea el caso, pero es igualmente posible que la longitud de onda de la luz aumente y se reduzca por igual, y que (sin conocimiento de la llegada de la onda) solo se pueda acceder al trabajo mecánico como calor, y el efecto óptico aparecería como variaciones iguales y opuestas (a lo largo del tiempo) en la energía fotónica.
Tengo pocas dudas de que la extracción en el sentido anterior sería posible si pudiéramos modelar la acumulación de la onda gravitatoria y también detectar el inicio de la onda gravitatoria en la primera parte de la acumulación. Claramente estamos muy lejos de cualquiera de estos requisitos.
UH oh
bob abeja
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