Study of mechanical impedance matchers for microwave, parametric trasducers in spherical gravitational wave detector

Através de várias simulações em um programa de elementos finitos fez-se uma série de estudos de uma esfera conectada a casadores de impedância mecânicos com dois formatos diferentes: "bico de passsarinho", criado nesta pesquisa, e "cogumelo". Por limitação de tempo de processamento computacional escolheu-se trabalhar com casadores de impedância mecânicos com formatos mais simples que os utilizados no detector Mário Schenberg. Constatou-se que os modos normais do sistema acoplado não são exatamente degenerados. Fica clara a dificuldade em se encontrar um grupo de casador de impedância mecânico que possa ser calibrado da mesma forma em todos os diferentes modos de detecção. Para o casador de impedância com formato de cogumelo foi identificado um conjunto de dimensões que permite que todos os transdutores sejam calibrados da mesma formaUsing simulation in Finite Element Modeling software a series of studies of a sphere connected to mechanical impedance mantchers with two different shapes: beak shape na mushroom shape. For computer processing limitation time, the work was done with simpler shapes than the one used in Mário schenberg Detector. It was shown that the system vibration normal modes are not exactly degenerated. Its clear the dificcult in finding a set of mehanical macthers that can be calibrated in the same way in all the different detector mode

Vibrational systems of the Mario Schenberg gravitational wave detector.

O detector de ondas gravitacionais Mário Schenberg consiste de uma massa ressonante esférica de Cu(94%)Al(6%) com 65cm de diâmetro, pesando aproximadamente 1,15T, com um Q mecânico da ordem de 106 e todos os sistemas que possibilitam o seu funcionamento como detector de ondas gravitacionais. O projeto do detector prevê para este uma sensibilidade da ordem de 10-20 (em deformação). Para isso dependerá da eficiência dos sistemas vibracionais que utiliza. Neste trabalho os casadores mecânicos de impedância, foram simulados com um programa de elementos finitos e otimizados quanto à sua banda e acoplamento vibracional. Foi feita a análise do sistema de isolamento vibracional da nova suspensão, por meio da resposta em frequência do ruído sísmico na superfície da esfera, nos mesmos locais onde estão conectados os transdutores. Foi proposto um projeto novo para atenuar os ruídos provenientes do cabeamento que conduz os sinais de micro-ondas. Foi avaliado o efeito do ruído sísmico introduzido na suspensão e na esfera, também nos locais dos transdutores, utilizando este novo projeto. É apresentado um projeto para a conexão térmica do refrigerador por diluição, que a análise por simulação numérica demonstrou ser eficaz. A modelagem para análise vibracional é a melhor já feita para detectores esféricos, isto se comparada às que foram encontrados na literatura. Os resultados alcançados demonstraram que as atenuação em todos os sistemas analisados são adequadas às metas do projeto do detector Mário Schenberg, ou seja, os ruídos remanescentes estão abaixo do ruído térmico esperado na temperatura de 50mK.The Gravitational Wave detector Mario Schenberg consist of a spherical resonant-mass made of CuAl(6%) with 65 cm diameter e weighting 1.15 Ton, with a Mechanical quality factor of about 106 and all the systems that allows it to word as a gravitational wave detector. The detector design was made for it to reach a sensitivity of 10-20 (strain sensitivity). To reach this goal it depends on the efficiency of the it vibrational systems. In this work the transducers mechanical impedance matchers were simulated with a finite element program and optimized in its band and vibrational coupling. A analysis of the vibrational isolation of the new suspension was made by the frequency response of the seismic noise on the sphere surface, on the same places where they will be connected to the transducers. A new design for attenuation of the noise due to microwave cabling was proposed. The seismic noise introduced on the suspension and on the sphere was simulated using this new design. A design for the dilution refrigerator thermal connection is presented, and its performance is measured in a analysis in a finite element moddeling, and showed itself efficienty. This vibration model for the detector is the best one ever made for spherical detectors, if compared to the literature. Results obtained showed that the atennuation in all the analysed systems are compatible to the Mário Schenberg detector design goals, it means that, the remaining noises are below the expected thermal noise at the temperature of 50 mK

The Schenberg spherical gravitational wave detector: the first commissioning runs

Here we present a status report of the first spherical antenna project equipped with a set of parametric transducers for gravitational detection. The Mario Schenberg, as it is called, started its commissioning phase at the Physics Institute of the University of Sao Paulo, in September 2006, under the full support of FAPESP. We have been testing the three preliminary parametric transducer systems in order to prepare the detector for the next cryogenic run, when it will be calibrated. We are also developing sapphire oscillators that will replace the current ones thereby providing better performance. We also plan to install eight transducers in the near future, six of which are of the two-mode type and arranged according to the truncated icosahedron configuration. The other two, which will be placed close to the sphere equator, will be mechanically non-resonant. In doing so, we want to verify that if the Schenberg antenna can become a wideband gravitational wave detector through the use of an ultra-high sensitivity non-resonant transducer constructed using the recent achievements of nanotechnology