Composizione Padova-Trento: staff+postdocs+PhD = 5.9 FTE staff post-docs dottorando laureando magistrale tecnici: R.Graziola (TN 10%) e C.Salomon (TN 20%)

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1 Composizione Padova-Trento: staff+postdocs+PhD = 5.9 FTE staff post-docs dottorando laureando magistrale tecnici: R.Graziola (TN 10%) e C.Salomon (TN 20%) G.A.Prodi80% UniTNG.Vedovato80% INFN PD J.P.Zendri70% INFN PDL. Conti40% INFN PD P.Falferi40% FBK-CNR TNL. Ricci30% UniTN P. Antonini20%TBCPD M.Drago100%UniTN, fino a 04-2014 C.Lazzaro40%INFN PD, fino a 09-2014 1 M.D’AloisioUniPD M.Leonardi100%UniTN Padova, luglio 2013

2 Virgo Collaboration:  piena fase di costruzione di Advanced Virgo (AdV)  ritorno in presa dati a partire dal 2015  commissioning plan in definizione: 1° fase 2015-2018 / upgrade / 2° fase 2018-2020 / design sensitivity LIGO Scientific Collaboration & Virgo:  MoU: prosegue data analisi in comune collaborazione piena sui sottosistemi hardware rinegoziazione accordo in scadenza giu.2014  preparazione comune delle osservazioni multi-messenger e del Data Release LIGO Scientific Collaboration:  terzo rivelatore Advanced LIGO  India in fase finale di approvazione, spedizione in preparazione verosimilmente in osservazione dal 2022 KAGRA (Japan, Kamioka mines), ex LCGT:  criogenico underground, tempi non ancora defininti (2019? ) news LIGO-Virgo 2012-2013 2 Padova, luglio 2013

3 scenario osservazioni future (“prima proiezione”) arxiv.org1304.0670 3 Padova, luglio 2013

4 Advanced detectors network 4 light travel times [ms] Sensibilità direzionale 2 siti LIGO + Virgo mediata sulle polarizzazioni del segnale (1 = ipotesi network omnidirezionale) sky coverage OK con 3 siti rivelazione possibile con almeno 2 siti SE segnale da Compact Binary Coalescence Padova, luglio 2013

5 almeno 3 siti è meglio: sensibilità alle 2 componenti di polarizzazione (sfavorevole/favorevole): 3 siti non bastano per misurare entrambe le componenti polarizzazione Ricostruzione direzione sorgente (SNR 10/detector) 3 siti -> 5-100 deg 2, 4 siti -> 1-10 deg 2 frazione del cielo vs errore localizzazione (risultati per GW transienti, gruppo PD-TN) Duty Cycle rivelatori > 80% detector  >80% almeno 3 su 4 5 advanced detectors network HLV HILV HIJLV Padova, luglio 2013

6 Analisi Dati e Pubblicazioni 6 Analisi dati osservazioni LIGO-Virgo 2005-2010: pubblicate tutte le ricerche “flagship” sui transienti (binarie coalescenti e bursts) ricerche “flagship” per GW continue e fondo stocastico in completamento diverse analisi ancora in corso per sorgenti specifiche, pubblicazioni entro 2014 Sviluppo pipelines e tools per advanced detectors: Engineering Runs per tests tecnici osservazioni precedenti per dimostrazione miglioramento prestazioni astrofisiche Pubblicazioni LIGO-Virgo recenti: Search for gravitational waves from binary black hole inspiral, merger, and ringdown, Phys. Rev. D 87, 022002 (2013) Einstein@Home all-sky search for periodic gravitational waves in LIGO S5 data, Phys. Rev. D 87 042001 (2013) A first search for coincident gravitational waves and high energy neutrinos using LIGO, Virgo and ANTARES data from 2007, to appear in JCAP Search for gravitational waves associated with gamma-ray bursts during LIGO science run 6 and Virgo science run 2 and 3, Astrophys. J. 760 (2012) 12 Swift Follow-Up Observations Of Candidate Gravitational-Wave Transient Events, ApJS 203 (2012) 28 Virgo data characterization and impact on gravitational wave searches, Class. Quantum Grav. 29 (2012) 155002 Padova, luglio 2013

7  componenti hardware per Advanced Virgo : accelerometri lineari: realizzazione dei 5 sensori inerziali del nuovo Super-Attenuatore ricondizionamento e calibrazione di tutti i 50 accelerometri nuovo task 2013-2015 caratterizzazione rumore nuovi magneti Super-Attenuatore elettronica controllo motori per l’assetto Super-Attenuatore collaborazione con Pisa (fondi “esterni” assegnati da EGO a INFN PD)  data analisi e detector characterization sviluppo pipeline principale per ricerca di segnali transienti (weakly modeled) collaborazioni U-Florida, LIGO-Lab, AEI-Hannover, Roma2 sviluppo metodi di predizione di rumore in eccesso utilizzando canali ausiliari excess-noise canceling per ricerche di segnali continui e transienti detector characterization e pianificazione rete di monitors ausiliari collaborazioni U-FL, LIGO-Lab, Roma1 e 2, FI-Urbino co-chair gruppo LSC-Virgo per la ricerca di transienti “burst” Attività del gruppo Virgo Padova-Trento 7 Padova, luglio 2013

8 R&D per upgrades di Advanced Virgo:  rumore termico dovuto agli optical coatings specchi Misura dissipazioni meccaniche e assorbimento ottico di nuovi materiali (SiN) e nuove tecniche di fabbricazione in completamento 2013 collaborazioni FBK Trento, Jena T.U. Nuove attività  rumore quantistico e luce squeezed iniziata 2013: realizzazione rotatore di Faraday a basse perdite ottiche per iniezione di luce squeezed in AdV proposta 2014-16: realizzazione delle elettroniche di controllo e integrazione del banco di generazione di luce squeezed utilizzo camera bianca disponibile in edificio A.E. presso LNL, eventualmente in condivisione con Alice (sostituzione compressore per condizionamento ?) in attesa della realizzazione di una camera bianca dedicata presso EGO Attività del gruppo Virgo Padova-Trento 8 Padova, luglio 2013

9 Stato dell’arte sull’uso di luce squeezed “indipendente dalla frequenza” GEOLIGO Padova, luglio 2013 9 3.5 dB Nature Physics 7, 962–965 (2011)‎https://dcc.ligo.org/public/0092/G1200637/001/Dwyer-GWADW.pdf‎

10 Motivazioni uso di luce squeezed: miglioramento sensibilità in strain pari al rapporto di squeezing oppure (soprattutto) mitigazione del rischio: stessa sensibilità con meno luce o rilassamento requirements cancellazione attiva delle aberrazioni termiche delle ottiche, o minori instabilità parametriche dei sistemi optomeccanici o minori gradienti termici  meno effetti legati al disequilibrio termodinamico Finanziamento CSN2 2013 fondamentale per start-up progetto e realizzazione di componenti cruciali : o cavità di squeezing, Roma2; o linea di luce verde di pompa per la cavità di squeezing, Napoli; o elettronica per la rivelazione omodina, Roma1 (+UniCam); o rotatore di Faraday a basse perdite, PD-TN; baseline design report in preparazione, main writers Calloni (NA), Rocchi (Roma2) e Zendri (PD) motivazioni e attività iniziale 2013 10 Padova, luglio 2013

11 Layout semplificato del banco di generazione luce squeezed: generazione luce squeezed Main Laser da agganciare al Laser Virgo con duplicatore Slave Laser agganciato al Main Laser Iinea luce verde: NA cavità di squeezing: Roma2 luce squeezed elettronica rivelazione omodina: Roma1, PG lista dei controlli elettronici principali: Proposta preventivi: PD-TN responsabile elettronica controllo e integrazione del banco 11 Padova, luglio 2013

12 Preventivi 2014 MI + ME: 56k 12 k attività a cascina per componenti AdV (accelerometri, controlli motori) 4 k collaborazioni Roma2/1, Napoli progetto luce squeezed 6 k missioni TN-LNL (banco luce squeezed, analisi dati) 12 k meeting collaborazione LV 12 k meeting collaborazione Virgo COSTR.APP.: 160k 120 k Main & Slave lasers, PLL per aggancio 30 k isolatori Faraday, EOM, componenti 10 k elettroniche CONSUMO: 10k (rumore attuazione e metabolismo) MANUTENZIONE: 1/3 di 20k compressori camera bianca ? Richieste servizi tecnici: PD: elettronico per accelerometri 1.5 mesi-uomo elettronico per banco luce squeezed 6-8 mesi-uomo meccanico per realizzazione cavità ottiche 4 mesi-uomo TN: elettronico per realizzazione controllo motori 2.5 mesi-uomo Padova, luglio 2013 12

13 R&D on new optical coatings - 1 Banco di test in vuoto a LNL, in sviluppo per misure vs T Three degrees of freedom: 2 rotations (cryogenic step motors), translation along the optical axis (PZT stack) Bench Diameter 300 mm Cavity length 119 mm 13 Padova, luglio 2013

14 x SiN membrane Optical cavity with membrane (1064 nm) R&D on new optical coatings – 2 first results on SiN (room temp) Optical losses sensor Displacement Square Membrane vibrations + sensor Mechanical dissipations from mechanical Ring Down meas. Results: Im{n}  1.2e-4 mech. loss angle  2e-5 for Norcada SiN membranes currently testing FBK membranes (stechiometrie diverse) = 14 Padova, luglio 2013

15 Low Freq (2Hz) Current Signal (displacement simulator) Two repelling SmCo Magnets in contact Low Noise Preamp Spectrum Analyzer Primary CoilSecondary Coil G V OUT Brass Shield  -metal Shield  The low frequency field generated by the primary coil is equivalent to a relative displacement between the magnets  The repelling magnets are kept in contact to produce an operating condition "worse" than that in Filter 7  From the voltage noise induced by the low freq current signal an upper limit to the force noise due to a possible Barkhausen noise of the magnets in the Filter 7 can be evaluated Testing noise of new magnets for the anti-springs of Super-Attenuator Working Principle Magnets 15 Padova, luglio 2013

16 Preventivo locale PD-TN 2013 16 Padova, luglio 2013

17 Coherent Network data analysis Simulation on reconstruction of source direction for un-modeled bursts 17 J1-H1-L1-V1 fraction of the sky where position uncertainty  area (simulated data&signals for SNRs  [10-30] at 50% probability) area [deg 2 ] The extension to a 4 th detector site greatly improves the performance of source direction reconstruction (J1 is KAGRA, I1 is LIGO-India) Development of the transient search pipeline for Advanced detector network Ready by 2013, to be tested by re-analysis of all past observations and participation to LIGO-Virgo Engineering Runs All-sky analysis of past observation is completed PRD 85, 122007 (2012) Padova, luglio 2013

18 Noise canceling : power or calibration lines with sidebands 18 Before cleaning After cleaning Calibration line Sidebands (up-conversion) Virgo VSR4 111 112 113 114 115 Frequency [Hz] Noise canceling: succesful test on continuous wave analysis (PSR-like signals) To do: application to transient signal searches design of auxiliary channel set for Advanced detectors feed-forward active noise suppression Padova, luglio 2013