Attività sperimentale

Le masse di test si trovano nella parte inferiore della catena di sospensione in una zona di ultra alto vuoto (UHV) e sono sospese all'ultimo stadio del superattenuatore. A questo livello il rumore sismico è trascurabile nella banda di sensibilità del rivelatore. Il ruolo dell'ultimo stadio è di controllare la posizione dei componenti ottici mantenendoli sul punto di lavoro dell'interferometro. Sia in Virgo che in Virgo+ il payload era essenzialmente un triplo pendolo ramificato costituito dalla cosiddetta marionetta che costituiva la massa del primo pendolo, a cui erano appesi, come rami, la massa di reazione (o riferimento) e lo specchio di 20 kg di massa. Dalla marionetta è possibile esercitare forze senza agire direttamente sullo specchio riducendo così i disturbi introdotti su esso. La massa di reazione permette l'attuazione di forze direttamente sullo specchio, ma quando l'interferometro è in presa dati, questa non viene utilizzata per non introdurre rumore aggiuntivo. Poichè il livello di rumore sismico è reso trascurabile sul punto di attacco del payload, il rumore residuo è il rumore termico dei pendoli dell'ultimo stadio che rappresenta quindi uno dei limiti principali alla sensibilità dell'interferometro.

Foto delle masse di test in Virgo e in Virgo+, come sono sospese nella torre di Virgo+.

Advanced Virgo

Il Beam Splitter di Advanced Virgo, inserito nella cage, Test Mass pronta per essere installata nella torre

Una fase del montaggio del payload nella torre.

In Advanced Virgo il sistema di sospensione degli specchi è costituito da un semplice doppio pendolo formato dalla marionetta e dallo specchio. In questo sistema la massa di reazione è stata sostituita da una struttura rigida, detta cage, connessa all'ultimo stadio del superattenuatore, che supporta gli apparati di controllo della posizione dello specchio, di riduzione della luce diffusa e di correzione delle aberrazioni termiche (Thermal Compensation e Compensation Plate) che sono presenti sull'interferometro a causa della maggiore potenza utilizzata rispetto alla precedente configurazione Virgo+.

Le sospensioni monolitiche

Il rumore termico dei pendoli è uno dei limiti principali alla sensibilità dell'interferometro nella zona di frequenze a partire da qualche Hertz a qualche decina di Hertz. Questo tipo di rumore, è legato alla temperatura termodinamica del sistema e dipende, tramite il teorema fluttuazione-dissipazione, dalle perdite meccaniche dei materiali di cui è costituita la sospensione. 

Per questo motivo i materiali che sospendono le masse di test sono scelti per minimizzare il rumore termico. In Virgo+ ed in Advanced Virgo gli specchi principali dell'interferometro sono appesi con fili di silice fusa, a basse perdite meccaniche, con dimensioni ottimizzate per ridurre tale rumore. I fili di silice fusa sono incollati sulle superfici laterali degli specchi mediante una tecnica chiamata 'silicate bonding' che ha la proprietà di ripristinare i legami tra i materiali a contatto al livello molecolare, riducendone così l'interfaccia e quindi anche le dissipazioni. Un sistema di questo genere, dove la massa è sospesa a fili dello stesso materiale prende il nome di sospensione monolitica.

È questa una delle parti più delicate della progettazione del payload in quanto la silice fusa, sebbene resistente alla trazione e quindi adatta a sospendere delle masse, è comunque un materiale molto fragile e soggetto a possibili fratture dovute al contatto accidentale con altri oggetti. Per questo tutte le parti che compongono il payload sono progettate per accogliere questo tipo di sospensione.