Seção 3Engenharia da métrica e da propulsão

A bancada de gravidade supercondutora — um emissor e um espelho

Universidade. · 3 min de leitura

O que propõe

Construir os dois componentes que a engenharia de ondas gravitacionais nunca teve: uma fonte de laboratório, e algo que reflete. Ambas as propostas passam pela mesma física — um supercondutor é matéria comum na qual um número enorme de elétrons se move como um único objeto quântico coerente, o que o torna o único material onde um acoplamento à gravidade poderia ser grande o bastante para usar. O emissor é uma lâmina de junções Josephson forçadas a transições que irradiam; o espelho é um filme supercondutor mais fino que a profundidade que um campo magnético alcança dentro dele.

Para quem éFabricantes de dispositivos supercondutores · Engenheiros criogênicos · Projetistas de micro-ondas

Por que a biblioteca sugere isto

A metade emissora, tal como o artigo a desenha: uma bolacha de junções de filme fino espaçadas de modo que todas saiam em fase.

Uma bolacha de silício redonda com uma grelha de nove por nove de pequenas almofadas emissoras quadradas, com frentes de onda planas e regularmente espaçadas desenhadas a sair da sua face, e uma chamada pequena ao lado que mostra a ordem das camadas de uma junção. — Oitenta e um emissores sobre centros separados por um comprimento de onda inteiro, e as frentes de onda planas que esse espaçamento produz; a chamada carrega a ordem das camadas e nada mais.

O projeto de Gary Stephenson une um supercondutor de onda-s comum, como chumbo, a um cuprato de onda-d, como o YBCO, de modo que um par cruzando entre as duas simetrias precisa mudar seu momento angular orbital em duas unidades — e uma transição de spin dois é a que emite um gráviton. Um único gráviton é desesperadamente raro, mas emissores coerentes se somam como o quadrado do seu número, então uma lâmina cheia deles é uma proposta diferente; o artigo desenha a lâmina, com filmes finos, um arranjo em fase de 24 gigahertz, e um orçamento de potência e sensibilidade para um primeiro teste (Stimulated Emission of Gravitational Waves via Dissimilar Superconducting Josephson Junctions, 2026). O argumento do espelho é de Raymond Chiao, com Stephen Minter e Kirk Wegter-McNelly: os pares de Cooper que carregam uma supercorrente são espalhados por todo o filme pelo princípio da incerteza e protegidos pelo gap de energia, de modo que não conseguem acompanhar uma onda que passa enquanto os íons da rede sim; a carga se separa, uma força de Coulomb enorme responde, e o filme se enrijece contra a onda pela razão entre a força elétrica e a força gravitacional entre dois elétrons — quarenta e duas ordens de magnitude (Do Mirrors for Gravitational Waves Exist?, 2009, com a versão curta e verificável em Laboratory-Scale Superconducting Mirrors for Gravitational Microwaves, 2009). A máquina teórica completa — equações de London, efeito Meissner e profundidade de penetração reescritos para a gravidade — é Interaction of gravitational waves with superconductors (2016), e o preço de um resultado positivo é declarado claramente por um revisor: o acoplamento teria de ser cerca de vinte ordens de magnitude mais forte que a gravidade newtoniana (The Chiao Gravity-Superconductor EM Transducer, 2012).

O experimento ou a construção

Fabrique o arranjo de junções e o filme na mesma sala limpa e coloque-os face a face num único criostato, de modo que o emissor e o detector sejam o mesmo experimento. Acione o arranjo em seu viés e frequência de projeto; procure uma resposta no filme que escale como o quadrado do número de junções acionadas, que é a assinatura de coerência e a coisa que a diafonia comum não consegue falsificar. A medição decisiva é o sinal recebido contra o número de emissores acionados coerentemente, com um ajuste de lei quadrática, e com a curva inteira colapsando quando o arranjo é acionado incoerentemente na mesma potência total. A potência irradiada escala com a quarta potência da frequência e a deformação com o quadrado, então a frequência de projeto é a outra alavanca que vale a pena varrer.

Contexto da pesquisa

Tanto o emissor quanto o espelho são propostas de engenharia completas com materiais, frequências, espessuras de filme e primeiros testes nomeados, e nenhum dos dois foi montado.

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A medida que decide: A medição decisiva é o sinal recebido contra o número de emissores acionados coerentemente, com um ajuste de lei quadrática, e com a curva inteira colapsando quando o arranjo é acionado incoerentemente na mesma potência total.
Quanto custa começar: Universidade.
O engenheiro que forma: O gaser é o padrão que este site defende para o que uma proposta nesta área deveria parecer: materiais nomeados, uma frequência nomeada, uma relação de viés nomeada e um primeiro experimento nomeado.

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