Website voor Experimenteel Radio Onderzoek 


Mini-Grail resonant gravity antenna

Iedere radioamateur weet dat je je dure set niet uit je handen moet laten vallen. De zwaartekracht is dan de veroorzaker van veel ellende. Dat heeft met de massa van moeder aarde te maken. Wat verder van huis is er de maan. We weten dat de invloed van de massa van de maan de oorzaak is van eb en vloed. Maar ook heel ver van huis in het heelal zijn er veel zware lichamen die hun invloed op aarde via zwaartekracht doen voelen. Echter we merken dat niet. Op diverse plaatsen in de wereld en sinds kort ook in Nederland wil men dit gaan meten. We praten dan over het detecteren van zwaartekracht golven, een zeer moeilijk vak. Evenals lichtgolven, verplaatsen zwaartekracht golven zich ook met lichtsnelheid voort. Het detecteren ervan zou dus op vergelijkbare wijze kunnen plaats vinden.

Waarom is dit nu zo moeilijk?

Electromagnetische golven zijn te detecteren omdat een rond een kern draaiend electron (in een antenne) t.g.v. een electrisch veld een klein eindje van de kern af getrokken wordt. Daarvoor is een beetje energie nodig. Dat wordt door de golf geleverd. Essenteel is dat de kern niet door de golf wordt verplaatst, want die zit immers aan de antenne vast. Als het golffront voorbij is valt het electron weer terug en levert de energie weer af, die wij dan kunnen meten als stroom in de antenne impedantie. Zo zou je dus ook zwaartekracht golven moeten meten. Echter, de zwaartekracht verplaatst niet alleen het 'electron' dit is dan een kleine massa, maar ook de aarde waar die massa aan vast zit, bijna evenveel. Het verschil in verplaatsing wordt alleen veroorzaakt door het verschil in sterkte van de golf op de plaats van de test massa en de aarde. Als die golven van verre komen is het golffront erg vlak en is er dus maar heel weinig verschil in verplaatsing. Orde van grootte, 10 tot de macht minus 20 tot 22. Er zijn twee methoden om hier voor antennes te maken. De eerste is twee massa's van ca 100 kg op een afstand van 4 km, waarmee m.b.v. laser interferentie meting de verschillen in afstand bepaald worden.Met behulp van technieken gebruikelijk in de optica kun je dan het weglengte verschil in spanningen omzetten.

Interessanter is echter de tweede methode, een resonantie kring, een metalen staaf van 10 meter en 2000 kg die gaat trillen als er zo'n golf voorbij komt. De trilling is een kleine lengte trilling. In de radiotechniek weten we hoe we kleine signalen groot moeten maken. Dat doen we met een transformator. Een 'zwaartekracht' transformator is een systeem van twee resonantie kringen (massa's) die heel vast gekoppeld zijn. Dan krijg je ook een breedbandig syteem. Aan de grote staaf zit via een veertje een kleine massa vast. Dit systeem heeft exact dezelfde resonatie frequentie. De trillingen worden nu versterkt overgebracht op de kleine massa. Het veertje is een zeer dun schijfje isolatie materiaal. Het systeem van de kleine massa en de grote massa kun je dan als condensator beschouwen. Zet er een grote gelijkspanning op en je hebt een electrostatische microfoon. De spanning die je dan kunt aftappen ligt in het microvolt gebied. Het hele systeem moet goed afgeschermd worden tegen storingen, een bekend verschijnsel. Omdat warmte niet alleen electrische ruis, maar ook bewegingen in de massa's te weeg brengt, is alles tot bijna het absolute nulpunt gekoeld. De stralingsweerstand van zo'n antenne is erg laag. We moeten dus ook erg laagohmig gaan meten. Dus ook de electronica afkoelen tot bij het nulpunt. Helaas dan werken onze versterkers niet meer. Gelukkig zijn er nieuwe detectie elementen die wel bij die temperaturen werken, de zg SQUID's. De integrated circuits worden in de medische wereld gebruikt voor het detecteren van hersen golven. Daaruit onstaan signalen van ongeveer een milivolt en die kunnen met gebruikelijke technieken bewerkt worden. De signaal verwerking gebeurd met synchrone detectoren en electronisch filters. Daar begrijpen wij wel wat van.

Zoals een amateur moet zoeken naar een mogelijk zendend station moet ook in het heelal gezocht worden naar bronnen, bijvoorbeeld supernova's. Iedere amateur weet dat een antenne richting gevoelig is. Het draaibaar maken van bovenstaande opstelling is niet uitvoerbaar. Gelukkig zorgt de draaiing van de aarde ervoor dat we toch een bepaald deel van de ruimte kunnen zien. Er is een studie gaande naar een bolvormige antenne, die alzijdig gevoelig is.

Tot nu toe is het nog niet gelukt zwaartekracht golven aan te tonen. In 1987 was er een supernova, die helaas niet gezien werd, want zoals bij ons ook wel het geval is was op dat moment het apparaat defect. Twee verschillende interssante vakbegebieden met vergelijkbare problemen. Als er interessante ontwikkelingen zijn, hoort u weer wat van PA0PHB.

Pieter, pa0phb

Meer informatie

Resonante antennes

Laser Interferometers

GRAIL, proposed gravity antenna in the Netherlands

http://hamradio.nikhef.nl
P.J.T.Bruinsma, POBox 41882, 1009 DB Amsterdam, the Netherlands
   TOP      E-mail       Zoeken       HamInfo       Wat is ..?       HamRadio   
Valid HTML 4.01!
Verzonden: Fri Aug 29 05:16:46 2014
Powered by Linux