@MastersThesis{ConstâncioJr:2013:NoCoIs,
author = "Const{\^a}ncio Junior, M{\'a}rcio",
title = "Multi-Nested Pendula: Um novo conceito em isolamento vibracional
para a terceira e quarta gera{\c{c}}{\~a}o do LIGO",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2013",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2013-02-26",
keywords = "Multi-Nested Pendula, Isolamento Vibracional, Ondas
gravitacionais, LIGO, detector interferom{\'e}trico,
p{\^e}ndulos aninhados, multi-nested pendula, vibration
isolation, gravitational waves, LIGO, interferometric detector,
nested pendula.",
abstract = "Ondas gravitacionais (OG) s{\~a}o perturba{\c{c}}{\~o}es no
espa{\c{c}}o-tempo que viajam pelo pr{\'o}prio
espa{\c{c}}o-tempo {\`a} velocidade da luz. A
predi{\c{c}}{\~a}o te{\'o}rica de sua exist{\^e}ncia existe
desde a publica{\c{c}}{\~a}o da teoria da Relatividade Geral de
Einstein (RG), no in{\'{\i}}cio do s{\'e}culo XX, contudo,
evid{\^e}ncias indiretas de sua exist{\^e}ncia foram anunciadas
somente em 1975 em um trabalho publicado por Russell Hulse e
Joseph Taylor. Uma das formas de caracteriz{\'a}-las {\'e} por
meio da sua amplitude adimensional dada por \$h \approx
\frac{\Delta L}{L}\$, o que torna poss{\'{\i}}vel fazer um
detector utilizando-se duas massas de teste e monitorando suas
dist{\^a}ncias relativas. Esse {\'e}, basicamente, o
princ{\'{\i}}pio de funcio-namento de um interfer{\^o}metro tal
como o aLIGO ( \textit{Advanced} Laser Interferometer
Gravitational-Wave Observatory). Com sedes em Hanford e Livingston
(EUA), o detector de 4 km de bra{\c{c}}os {\'e} um
interfer{\^o}metro de Michelson que possui cavidade de
Fabry-Perot, de reciclagem de pot{\^e}ncia e de sinal. Embora os
detectores interferom{\'e}tricos atuais estejam no
\textquotedblleft{estado da arte}\textquotedblright referente
{\`a} tecnologia dispon{\'{\i}}vel para realizar a
detec{\c{c}}{\~a}o de ondas gravitacionais, ainda existem fontes
de ru{\'{\i}}dos inerentes {\`a} instrumenta{\c{c}}{\~a}o
empregada que precisam ser tratadas, tais como o ru{\'{\i}}do
t{\'e}rmico da suspens{\~a}o, ru{\'{\i}}do qu{\^a}ntico,
ru{\'{\i}}do browniano do revestimento e do substrato dos
espelhos e o ru{\'{\i}}do s{\'{\i}}smico. Este {\'u}ltimo
{\'e} o respons{\'a}vel por uma barreira s{\'{\i}}smica
existente em \$\sim\$ 10 Hz na curva de sensibilidade do aLIGO,
mesmo com o uso de um sistema de isolamento vibracional baseado em
est{\'a}gios de isolamento hidr{\'a}ulico, ativo e
multipendular. Com o intuito de implementar o sistema j{\'a}
existente do aLIGO e reduzir a barreira s{\'{\i}}smica
existente, apresentamos um novo conceito em isolamento
vibracional: o Multi-Nested Pendula (MNP). Trata-se de um filtro
mec{\^a}nico passa-baixa composto por cascas cil{\'{\i}}ndricas
aninhadas de forma conc{\^e}ntrica formando um p{\^e}ndulo de
v{\'a}rios est{\'a}gios, no qual a oscila{\c{c}}{\~a}o
pendular {\'e} respons{\'a}vel pelo isolamento horizontal,
enquanto que fianges com bra{\c{c}}os que atuam como molas
realizam o amortecimento vertical. Dessa forma, o objetivo
principal deste projeto inovador {\'e} atingir um bom isolamento
vibracional ao mesmo tempo que se ganha espa{\c{c}}o vertical.
Neste trabalho, ser{\~a}o apresentados resultados experimentais,
te{\'o}ricos e simula{\c{c}}{\~o}es referentes aos modos
violino dos fios que suspendem o conjunto, e aos modos normais do
cilindro mais externo, assim como resultados te{\'o}ricos e
experimentais de frequ{\^e}ncias de resson{\^a}ncia associados
aos modos rotacionais e pendulares do sistema. ABSTRACT:
Gravitational Waves (GW) are perturbations in space-time, which
travel in spacetime itself at the speed of light. The theoretical
prediction of their existence exists since the publication of
Einstein's General Relativity in early twentieth century, however,
indirect evidences of their existence were first announced only in
1975 in a paper published by Russell Hulse and Joseph Taylor. A
way to characterize them is by means of their dimensionless
amplitude given by \$h \approx \frac{\Delta L}{L}\$ which
makes possible to build a GW detector using two test masses and
monitoring their relative distances. This is basically the working
principle of an interferometer such as aLIGO (Advanced Laser
Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Located at Hanford
and Livingstone (USA), the detector is a Michelson interferometer
with Fabry-Perot arm cavities and signal and power recycling
cavities. Despite current interferometric detectors being at the
\textquotedblleft{state-of-art}\textquotedblright related to the
available technology in order to perform the detection of
gravitational waves, there are still noise sources inherent to the
instrumentation used which need to be faced such as: thermal
suspension noise, quantum noise, coating and substrate Brownian
noise, and seismic noise. This last noise source is the
responsible for a seismic cutoff at \$sim\$ 10 Hz in the
sensitivity curve of Advanced LIGO even by using a vibration
isolation system composed by hydraulic, active and multipendular
stages. For this purpose, in order to implement the already
existing systems in Advanced LIGO we present a new concept in
vibration isolation: the Multi-Nested Pendula (MNP). It is a low
pass mechanical filter composed by cylindrical shells nested
concentrically forming a multi-stage pendula, in which the
pendular oscillation is responsible for horizontal isolation while
fianges with arms, which acts as springs, perform the vertical
isolation. Thus, the objective of this innovative design is to
achieve adequate vibration isolation while saving vertical space.
In this work, it will be presented simulations, theoretical, and
experimental results related to violin modes of the wires, which
support the assembly, and related to the normal modes of the
outermost cylinder, as well as theoretical and experimental
results of frequency resonances related to rotational and pendular
modes of the system.",
affiliation = "{Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)}",
committee = "Costa, Cesar Augusto (presidente) and Aguiar, Odylio Denys de
(orientador) and Jablonski, Francisco Jos{\'e} and Oliveira
J{\'u}nior, Nei Fernandes de",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Multi-Nested Pendula: A new vibration isolation concept for the
third and fourth generations of LIGO",
language = "pt",
pages = "109",
ibi = "8JMKD3MGP7W/3DTKUBP",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP7W/3DTKUBP",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "03 maio 2024"
}