Can we use next-generation gravitational wave detectors for terrestrial precision measurements of Shapiro delay?
Can we use next-generation gravitational wave detectors for terrestrial precision measurements of Shapiro delay?
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我们可以使用下一代引力波探测器对夏皮罗延迟进行地面精密测量吗？
DOI：
10.1088/1361-6382/abb260
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发表时间：
2020
影响因子：
3.5
通讯作者：
Márka, Szabolcs
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sullivan, Andrew G;Veske, Doğa;Márka, Zsuzsa;Bartos, Imre;Ballmer, Stefan;Shawhan, Peter;Márka, Szabolcs
夏皮罗时间延迟是广义相对论和后牛顿引力理论的基本检验之一。因此，它的测量可以用来探测后牛顿引力形式中与单位质量产生的时空曲率有关的参数γ。迄今为止，所有的时间延迟测量都是在天文尺度上进行的。2010年，有人断言地球上的引力波探测器可以通过大质量旋转系统来测量地球尺度上的夏皮罗延迟。在这项工作的基础上，我们考虑如何使用下一代引力波探测器测量Shapiro延迟。我们进行了分析，测量夏皮罗延迟与下一代引力波探测器宇宙探测器和爱因斯坦望远镜，以确定如何精确的效果可以测量。使用旋转质量单元设计，我们发现宇宙探测器和爱因斯坦望远镜可以测量的夏皮罗延迟信号的幅度信噪比超过1028和1043在1年的积分时间，分别。通过使用这种技术测量夏皮罗延迟，下一代干涉仪将允许在参数化后牛顿重力形式中以低于%的精度对γ进行地面测量。
Shapiro time delay is one of the fundamental tests of general relativity and post-Newtonian theories of gravity. Consequently, its measurements can be used to probe the parameter γ which is related to spacetime curvature produced by a unit mass in the post-Newtonian formalism of gravity. To date all measurements of time delay have been conducted on astronomical scales. It was asserted in 2010 that gravitational wave detectors on Earth could be used to measure Shapiro delay on a terrestrial scale via massive rotating systems. Building on that work, we consider how measurements of Shapiro delay can be made using next-generation gravitational wave detectors. We perform an analysis for measuring Shapiro delay with the next-generation gravitational wave detectors Cosmic Explorer and Einstein Telescope to determine how precisely the effect can be measured. Using a rotating mass unit design, we find that Cosmic Explorer and Einstein Telescope can measure the Shapiro delay signal with amplitude signal to noise ratios upwards of∼ 28 and∼ 43 in 1 year of integration time, respectively. By measuring Shapiro delay with this technique, next-generation interferometers will allow for terrestrial measurements of γ in the paramaterized post-Newtonian formalism of gravity with sub-percent precision.
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