甚高频引力辐射的理论模型及数据分析研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cheng8023jiajia
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
2015年LIGO首次直接探测到双黑洞并合产生的高频引力波,这进一步支持了爱因斯坦(Einstein)广义相对论。双中子星并合产生引力波的同时还伴随着电磁对应体辐射,这为天体物理的研究提供了新的窗口。目前针对引力波的研究,包括理论研究和实验探测,主要集中在中高频波段10-4-104 Hz。甚高频引力波的研究尤其是微波频段108-1010 Hz是非常有意义的。宇宙早期的随机引力波背景携带着早期宇宙的信息,因此甚高频随机引力波是我们的主要研究任务。电磁谐振方案主要探测108-1014 Hz的甚高频引力波。它与其他频段的引力波探测项目形成互补,共同检验各种宇宙学模型的更多可能性。本文我们主要从两个方面研究甚高频引力波。第一,我们研究了由原初小黑洞合并产生的甚高频随机引力波及其在电磁谐振探测方案中的物理效应;第二,我们研究了深度卷积神经网络算法在甚高频引力波探测中的应用。本文的第一个研究我们分为两部分。(1)10-7-10-5M⊙的原初双黑洞并合产生108-1010 Hz的甚高频随机引力波。原初黑洞作为暗物质候选者之一。利用其丰度的上限结合原初黑洞合并的事件率和双黑洞系统的能谱,我们可以得到随机引力波的能量密度谱上限ΩGW~10-7。在108-1010Hz频段,随机引力波的无量纲振幅强度上限变化从10-29.5到10-31.5。它可以被电磁谐振方案探测到。(2)我们研究了甚高频引力波在电磁共振系统中的物理效应。它主要分为两部分:①横向一阶扰动光子流。在x=0.035m处,横向一阶扰动光子流上限变化范围从102/s到1/s。在最优共振频率5×109 Hz处,横向扰动光子流可以达到6/s,相应的能量是10-5eV。而慢滚暴涨模型预言的甚高频遗迹引力波,在x=0.035m处,横向扰动光子流上限变化范围从10-2/s到1(0-4/s。在最优共振频率5×109Hz处,横向扰动光子流为10-4/s。②信噪比。在背景电磁场不变的情况下,一阶扰动光子流与背景光子流的比值S。通过计算,无论是横向一阶扰动光子流还是信噪比,随机引力波的效应都比遗迹引力波高4个数量级。因此,甚高频随机引力波在电磁共振系统中的效应更强,未来很有可能被探测到。本文的第二个研究主要分为两个部分。(1)分类任务。我们分别从特征图、准确率、以及接收者操作特征曲线(ROC)来衡量分类任务的优劣。特征图从定性上描述哪一部分的信息特征在分类任务中起关键作用。准确率和ROC曲线与坐标轴围成的面积(AUC)从定量上描述分类结果的好坏。与传统的机器学习算法比较,在整个振幅区间h(t)~10-36-10-30,深度卷积神经网络算法能够准确识别甚高频引力波信号和纯噪音,而几个传统的机器学习算法几乎不能识别信号的正负。(2)预测任务。在引力波的无量纲振幅h(t)~10-36-10-30,深度卷积神经网络算法有着更低的平均相对误差,小于0.016。在引力波的频率ve~108-1011,深度卷积神经网络算法给出较低的平均相对误差:0.12。与传统的机器学习算法比较,深度卷积神经网络算法在引力波的无量纲振幅、引力波频率和高斯光束的光腰半径三个参数评估上有着较低的平均相对误差。
其他文献
目前,以深度学习为代表的人工智能算法凭借超大规模数据集以及强大的计算资源,在诸如图像分类、生物特征识别、医疗辅助诊断等领域取得了先进的成果并成功落地。然而,在许多实际的应用场景中因诸多限制,研究人员无法获取到大量样本或者获取样本的代价过高,因此研究图像分类任务在小样本情形下的学习算法成为了推动智能化进程的核心动力,同时也成为了当下的研究热点。小样本学习指在监督信息数量有限的情况下进行学习并解决问题
在中华民族珍贵文化宝库当中,民族音乐无疑是浓墨重彩的一笔。近些年,在大力弘扬与传承中华优秀传统文化大环境下,民族音乐文化传承逐渐成为民族文化弘扬发展的重要部分。但是,全球化形势促使各个民族文化之间交流频繁,文化多元化现象在我国社会中愈发显著。在此形势下,传承并弘扬民族文化显得愈发必要与迫切,也为民族文化传承带来更多挑战。现阶段,民族文化传承并非简单地延续传统,而是要强化自身文化体系的整体竞争
期刊
针对鱼种类多、数据采集难度大,且为细粒度图像识别等问题,提出了一种基于度量学习的小样本学习方法。采用基于度量学习的小样本学习网络以及Resnet18的残差块结构,来提取鱼图像的深层次特征,并将其映射至嵌入空间进而在嵌入空间判断鱼的种类。为了进一步提升识别准确率,利用小样本学习模型在Mini-ImageNet数据集进行预训练,然后将训练的结果迁移到Fish100细粒度数据集上进行精细化训练,得到最终
结构决定功能。材料通常存在缺陷,而位错作为一种线缺陷会大量存在于晶体材料内部,人们可以借助于透射电子显微镜观察到位错在材料中的微观图像。位错可以视为晶体中已滑移部分和未滑移部分的分界线。它作为一种拓扑性质缺陷,会很大程度影响材料的物理性质,尤其是力学性能的改变。随着科技的发展,人们已不再满足于单一元素构成传统材料,复合材料的研发,已经成为了主流。复合材料通常有两种或两种以上材料构成。其粘合的界面处
工业园区是我国工业发展的重要载体和强大引擎,是实现碳达峰和碳中和目标的重要抓手。本文以青岛高新区为研究对象,编制了2016—2020年该园区的温室气体排放清单,通过情景分析探讨了其碳达峰路径,并为中国工业园区的低碳发展提出了低碳发展政策建议。研究显示,2016—2020年,青岛高新区碳排放总量从32.88万t增加至43.78万t,碳排放强度由0.47 t/万元降至0.36 t/万元。工业能耗是青岛
随着“一带一路”、长江经济带、西部开发等国家战略的推进,我国已建和待建桥梁数量众多,服役期内桥梁的安全问题也日益突出。桥梁的安全性与其承受的荷载以及自身的承载能力密切相关,而两者具有显著的随机性,可进一步通过可靠度研究对其安全水平进行评估。同时,服役期内桥梁承受的荷载以及自身的承载能力与时间相关,其可靠度具有时变特点。因此,掌握服役期内桥梁可靠度时变规律意义显著。由于大跨度悬索桥在区域交通中占据重
图像是人类获取信息的主要来源。由于客观因素制约或者不恰当的处理,图像在经过生成、传输或存储步骤后,最终获得的图像可能是含有噪声、模糊、对比度过低等特征的退化图像,这严重影响图像分割、识别、理解等后续处理的质量。因此,人们需要通过图像去噪、解模糊等图像复原技术尽量还原真实的图像。然而,从数学角度看,图像复原是一类反问题(inverse problem),是不适定的(ill-posed),因此图像复原
干热岩地热储层埋藏深,具有低孔隙度、低渗透率等特性,为实现经济开采,必须对其进行改造。基于此,科学家提出增强型地热系统EGS(Enhanced Geothermal System)的概念,通过人工方法(水力压裂)形成具有一定导流能力的地热储层,从而高效、经济地开采地热能用于发电。干热岩储层一般含有天然裂缝且构造应力高,水力压裂缝网扩展复杂,呈现张拉和剪切复合的模式,且存在诱发地震的安全风险。因此,
网络空间如今在我们生活中每个方面都扮演着关键的角色。人类生活中许多重要的基础设施,包括交通网络、通信网络、互联网等都属于网络空间中的一部分。然而,网络空间是一把双刃剑,网络空间的出现为一些网络攻击提供了平台,一些恶意分子利用网络基础设施来实施网络攻击,造成了严重的后果。因此,维护网络空间的安全性具有非常重要的意义。网络空间一直受到恶意传播行为的威胁。网络空间中存在各种各样的恶意威胁,其中计算机病毒