Заключение совета (Многопараметрическая оптимизация лазерных интерферометрических детекторов гравитационных волн)

6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 501.001.66 НА БАЗЕ ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. В. ЛОМОНОСОВА» ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА НАУК

аттестационное дело № ______________________

решение диссертационного совета от 04 июня 2015 г., № 2

О присуждении Ворончеву Никите Викторовичу, гражданину РФ, ученой степени кандидата физико-математических наук.

Диссертация «Многопараметрическая оптимизация лазерных интерферометрических детекторов гравитационных волн» по специальности 01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физики принята к защите 26 марта 2015 г., протокол № 1П, диссертационным советом Д 501.001.66 на базе Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (119991, Москва, Ленинские горы, д.1), созданным 19.10.2007, приказ № 2048-1287.

Соискатель Ворончев Никита Викторович, 1987 года рождения, в 2010 году окончил физический факультет Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, в 2013 году окончил аспирантуру физического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, в настоящее время работает лаборантом в Государственном бюджетном образовательном учреждение города Москвы средней общеобразовательной школе с углубленным изучением математики, информатики, физики №444 города Москвы.

Диссертация выполнена на кафедре физики колебаний физического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова.

Научный руководитель – доктор физико-математических наук Халили Фарит Явдатович, профессор кафедры физики колебаний физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Официальные оппоненты:

Манукин Анатолий Борисович, доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН),

Камалов Тимур Фянович, кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры «Физика» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»,

дали положительные отзывы на диссертацию.

Ведущая организация:

федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей физики имени А. М. Прохорова Российской Академии Наук (ИОФ РАН, г. Москва) в своем положительном заключении, подписанном заведующим лабораторией отдела мощных лазеров ИОФ РАН, доктором физико-математических наук, профессором М. В. Федоровым и утвержденном заместителем директора, доктором физико-математических наук, профессором В. Г. Михалевичем, указала, что диссертационная работа является полноценным и законченным научным исследованием в современной и актуальной области; полученные в работе результаты могут способствовать снижению квантового шума как в современных, так и будущих интерферометрических детекторах гравитационных волн. По мнению ведущей организации, диссертация Н. В. Ворончева по объему полученных научных результатов и сделанных выводов, их достоверности и значимости удовлетворяет всем требованиям ВАК, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а ее автор является сложившимся высококвалифицированным специалистом в области квантовых оптомеханических систем и квантовых прецизионных измерений и заслуживает присуждения ему ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 – Приборы и методы экспериментальной физики.

Соискатель имеет 7 опубликованных работ, которые все соответствуют теме диссертации. Из них 4 работы, содержащие все выносимые на защиту основные результаты, опубликованы в рецензируемых научных изданиях:

1. Voronchev N. V., Danilishin S. L., Khalili F. Y. Trade-off between quantum and thermal fluctuations in mirror coatings yields improved sensitivity of gravitational-wave interferometers // Physical Review D. 2012. Vol. 86, No. 12. P. 122003 (1–12).

2. Ворончев Н. В., Данилишин Ш. Л., Халили Ф. Я. Отрицательная оптическая инерция в оптомеханических системах // Оптика и Спектроскопия. 2012. Т. 112, №3. С. 418–426.

3. Korobko M., Voronchev N., Miao H., Khalili F. Y. Paired carriers as a way to reduce quantum noise of multicarrier gravitational-wave detectors // Physical Review D. 2015. Vol. 91, no. 4. P. 042004 (1–13).

4. Ворончев Н. В., Данилишин Ш. Л., Халили Ф. Я. Интерферометр Саньяка как гравитационно-волновой детектор третьего поколения // Вестник Московского Университета, серия 3: физика и астрономия. 2014. №6. С. 81–89.

В перечисленных выше работах вклад Н. В. Ворончева является определяющим.

Отзывов на автореферат диссертации не поступало.

Выбор официальных оппонентов и ведущей организации обосновывается тем, что оппоненты являются специалистами в области теории гравитации и гравитационных измерений, методов квантовых прецизионных измерений, имеют публикации по указанной тематике, а ведущая организация широко известна своими достижениями в области квантовой оптики.

Диссертационный совет отмечает, что на основании выполненных соискателем исследований:

–  Предложена и осуществлена совместная оптимизация квантового шума и броуновского шума покрытий зеркал в лазерных детекторах гравитационных волн. Показано, что для детекторов второго поколения предложенный подход может обеспечить рост отношения сигнал-шум на 20-30%, в зависимости от типа источника сигнала.

–  На основе численного моделирования показано, что эффект отрицательной оптической инерции, использование которого возможно в лазерных детекторах с двухчастотной накачкой, может значительно (до 2 раз) увеличить отношение сигнал-шум для низкочастотных источников гравитационно-волнового излучения (типа слияния компактных массивных астрофизических объектов, таких, как черные дыры и нейтронные звезды).

–  Предложен новый режим антисимметричных оптических накачек. За счет использования квантовых корреляций между шумами возбуждаемых оптических мод, этот режим обеспечивает схожее со случаем квантового измерителя скорости поведение спектральной плотности квантового шума, позволяя в широкой полосе частот достигать и в некоторой степени даже преодолевать стандартный квантовый предел.

–  Показано, что в рамках единственного интерферометра Майкельсона может быть создана «ксилофонная» конфигурация детектора, компонентами которой являются пары антисимметричных накачек. Такая конфигурация обеспечивает возможность весьма гибкой настройки частотной зависимости спектральной плотности квантового шума.

–  Выполнен аналитический расчет квантовых шумов для планируемого детектора третьего поколения, основанного на интерферометре Саньяка с большой длиной плеч, не позволяющей использовать стандартное одномодовое приближение. Показано, что детектор Саньяка существенно менее требователен к уровню оптических потерь в фильтрующем резонаторе — допустимая величина удельных потерь (на единицу длины) может быть увеличена примерно в 10 раз по сравнению с аналогичной схемой детектора Майкельсона. Детектор Саньяка способен достигать чувствительности, сопоставимой с чувствительностью двух независимых детекторов Майкельсона, объединенных в «ксилофонную» конфигурацию.

Теоретическая значимость и новизна исследования обоснованы тем, что предложены принципиально новые подходы к снижению квантового и технического шумов оптомеханических систем, а также подробно продемонстрированы их возможности. С помощью численных и аналитических методов исследованы различные, в том числе не рассмотренные ранее оригинальные конфигурации детекторов Майкельсона и Саньяка. На основе этих исследований сделаны выводы об эффективности тех или иных методик увеличения чувствительности этих приборов к различным ожидаемым источникам гравитационно-волнового сигнала.

Значение диссертационного исследования для практики определяется тем, что полученные соискателем результаты представляют несомненную ценность как для модификации уже существующих, так и проектирования будущих детекторов гравитационных волн (LIGO, VIRGO, GEO, KARGA и другие). В частности, соискателем разработан новый подход к совместному снижению квантового и технического шумов, предложен новый режим многолучевой конфигурации детектора Майкельсона, обнаружены и продемонстрированы новые важные преимущества детектора Саньяка. Помимо этого, результаты работы представляют несомненный интерес и для более общих задач, связанных с прецизионными измерениями и оптомеханическими системами в целом. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы и в таких организациях, как МГУ, ИОФ РАН, ИФЗ РАН и других.

В ходе оценки достоверности результатов исследования выявлено, что результаты диссертации согласуются с уже известными из литературы исследованиями по данной тематике. Работа выполнена с использованием общепринятых физических моделей, корректного математического аппарата и надежных компьютерных программ.

На всех этапах проведенных исследований личный вклад соискателя является определяющим. Постановка задач, обсуждение результатов и подготовка материалов к публикации осуществлялась совместно с соавторами. Все представленные в диссертации оригинальные результаты получены диссертантом лично, апробированы на российских и международных конференциях и совещаниях.

На заседании 4 июня 2015 г. диссертационный совет принял решение присудить Ворончеву Н. В. ученую степень кандидата физико-математических наук.

При проведении тайного голосования диссертационный совет в количестве 19 человек, из них 8 докторов наук по специальности рассматриваемой диссертации, участвовавших в заседании, из 25 человек, входящих в состав совета, проголосовали: за присуждение ученой степени – 19, против – нет, недействительных бюллетеней – нет.

Зам. председателя диссертационного совета,

профессор Кузелев Михаил Викторович

Ученый секретарь диссертационного совета,

доцент Карташов Игорь Николаевич