專利名稱：利用亞顯微可激勵元素的引力波產(chǎn)生器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及高頻引力波的產(chǎn)生、折射及探測，這些高頻引力波能夠被調(diào)制并用于通信、推進和用于試驗新物理和天文理論、概念、及推測目的。更具體地說，本發(fā)明涉及通過亞顯微激勵與可激勵元素(分子、原子、原子核、核粒子、光子、反質(zhì)子等)的相互作用而產(chǎn)生引力波(GW)。本發(fā)明也涉及使用諸如電磁或原子之類的力把第三階時間導(dǎo)數(shù)或振蕩運動給與包括諸如靶核之類的一群亞質(zhì)量或質(zhì)量對的可激勵元素的一團。
比電磁力強將近一百倍的核力，是通過激勵機理的相互作用產(chǎn)生的，如亞顯微粒子束與能彼此對準的諸如靶核之類的一群可激勵元素，或者與其粒子也能對準的另一個粒子束。在與粒子束或某種其它機理相互作用時，一些原子核由碰撞粒子觸發(fā)而產(chǎn)生核反應(yīng)，由此產(chǎn)生沖擊，即經(jīng)受往復(fù)加速度變化率或諧波振蕩。一致行動的靶核或其它可激勵元素的集合所產(chǎn)生的往復(fù)加速度變化率或諧波振蕩又產(chǎn)生引力波(GW)。
本發(fā)明的一般概念是通過微小、地球可激勵系統(tǒng)的使用來模擬或模仿由可激勵天體系統(tǒng)(轉(zhuǎn)動雙星、恒星爆炸、塌向黑洞等)產(chǎn)生的GW。這樣的地球系統(tǒng)產(chǎn)生遠比天體系統(tǒng)大40個數(shù)量級的力場強度(與引力相比的原子核或電磁的)和遠比天體系統(tǒng)大12個數(shù)量級的頻率(與1 Hz或1 Hz的一小部分相比的THz)。根據(jù)本發(fā)明的各種實施例地球可激勵系統(tǒng)產(chǎn)生有意義和有用的GW，即使它們是比地球外、天體系統(tǒng)小的數(shù)量級也是如此。在本發(fā)明的各種實施例中，通過激勵模擬具有較大回轉(zhuǎn)半徑的一個大得多和延伸的物體的運動的元素，順序或一致激勵大量較小可激勵元素，從而強化GW的產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
說明小羅伯特·M·L·貝克在提交于2000年7月14日、標題為引力波產(chǎn)生器(Gravitational Wave Generator)的美國專利申請第09/616,683號中講授，質(zhì)量的第三階時間導(dǎo)數(shù)或者說加速度變化率產(chǎn)生引力波(GW)或產(chǎn)生一個四極矩，并且GW能量沿加速度變化率的軸線輻射，或者如果是諧波振蕩，那么在與振蕩軸線正交的平面內(nèi)輻射。產(chǎn)生這樣一種加速度變化率或振蕩的力可以是萬有引力、離心力、電磁力、核力或者事實上任何力。加速度變化率的數(shù)值，或者更明確地說，平方質(zhì)量的慣性矩的第三階時間導(dǎo)數(shù)的數(shù)值，確定所產(chǎn)生GW的數(shù)值，GW例如由一種四極所近似確定。該后一個量近似等于一個非常小的系數(shù)、和一個由質(zhì)量回轉(zhuǎn)半徑的兩倍乘以力的變化除以產(chǎn)生力變化需要的時間間隔組成的核或分數(shù)的乘積。力激勵機構(gòu)可以是粒子束。粒子束頻率是把粒子束斬成簇生成的頻率。根據(jù)Baker提交于2000年7月14日的美國專利申請第09/616,683號中討論的廣義相對論，GW功率的數(shù)值近似與核的平方成正比。GW在兩個方向上根據(jù)加速度變化率傳播，這是因為有與四極方程的核有關(guān)的平方例如參見Landau&Lifshitz所著The Classical Theory of Fields，Pergamos Press于1975出版的第四版，p.355，其在此被結(jié)合作為參考資料，還請參見本申請中的公式1)，所以沒有沿加速度變化率的軸線的優(yōu)選方向。調(diào)制GW的傳輸和后續(xù)探測使GW能夠用在通信用途上。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例取決于對準靶核的使用，其中在粒子束粒子與原子核碰撞時的核反應(yīng)伴隨物在空間中在一個優(yōu)選方向上釋放其產(chǎn)物，從而所有靶核一致行動以產(chǎn)生加速度變化率或靶體(target mass)的諧波振蕩，并且累積地產(chǎn)生GW。因而與GW產(chǎn)生過程有關(guān)的是產(chǎn)生核對準的封閉系統(tǒng)，而不是過程本身。這種系統(tǒng)和過程在HenryWilliarm Wallace的三個專利3,626,605、3,626,606、及3,823,570中做了描述，在此將該三個專利結(jié)合作為參考資料。適用于GW通信用途的是通過超導(dǎo)量子干涉器件或SQUID測量小電壓和電流的能力，這例如由Michael B.Simonds在美國專利4,403,189中做了描述，在此將該專利結(jié)合作為參考資料。另一種有用的技術(shù)，名為量子非毀壞(quantumnon-demolition)或QND，也適用于GW通信用途，并且由Harry J.Kimble等在美國專利4,944,592中做了描述，在此將該專利結(jié)合作為參考資料。QND通過避免量子力學(xué)困難而有利于通信應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明提供由亞顯微(分子、原子、原子核、核粒子、質(zhì)子等)激勵和可激勵元素的相互作用引起的引力波(GW)的產(chǎn)生。這種相互作用涉及電磁力或核力。相互作用的重要特征在于，使看作整體的可激勵元素的慣性質(zhì)量加速度變化或諧波振蕩，并由此產(chǎn)生GW。本發(fā)明的一個當前優(yōu)選實施例利用了強核力，強核力伴隨著由亞顯微激勵粒子觸發(fā)或激勵的核反應(yīng)，該亞顯微激勵粒子例如為光子、電子、質(zhì)子、中子、反質(zhì)子、α粒子等，來自入射在包括諸如原子核之類的可激勵元素的靶體上的高頻脈動粒子束。在優(yōu)選實施例中，就自旋或某些其它核狀態(tài)而論，通過放置在電磁場中、在超導(dǎo)狀態(tài)下、自旋極化等，對準或約束核。這導(dǎo)致在相同優(yōu)選方向上發(fā)射的所有核反應(yīng)的產(chǎn)物。每次發(fā)射導(dǎo)致對于核的反沖擊或力的快速建立，這使核加速度變化或者使它們諧波振蕩，并且導(dǎo)致引力波或也叫做“力子(forecons)”或“質(zhì)量子(massons)”的波/粒子的發(fā)射。在束中的粒子被斬成非常小的簇，即具有例如GHz至THz的頻率，從而在靶體中，即在靶核中，產(chǎn)生一種非?？焖俚牧⒒蚣铀俣茸兓?，導(dǎo)致呈現(xiàn)斬波頻率的GW。不用核對準通過其它手段，如與未對準靶核的分子或高能核束粒子的碰撞，也能完成沖擊。由于在例如超導(dǎo)體中的引力波運動得明顯比光速慢，所以能把束的粒子加速到這種GW速度，并且與向前運動或徑向運動引力波同步地運動穿過組成靶體的靶核的集合。因而，當束的粒子一致地運動穿過靶粒子而產(chǎn)生相干GW和模仿大得多的靶體時，向前運動或徑向運動引力波(GW)建立振幅。通過改變在粒子束中在每個粒子簇中的粒子數(shù)量和斬波頻率，由它產(chǎn)生的束和引力波都能調(diào)制和攜帶信息。靶體或靶核群可以是一種固體、一種液體(包括諸如液氦II之類的超流體)、一種氣體(包括電子氣)或其它粒子群。
附圖簡要說明

圖1A是粒子束1與靶體9的碰撞示意圖，碰撞導(dǎo)致產(chǎn)生具有軸線21的引力波。
圖1B是在一個粒子束中的粒子簇12與另一個進來粒子簇13的相互作用示意圖，這種相互作用導(dǎo)致產(chǎn)生具有軸線21的引力波。
圖2是GW 21的示意圖，GW 21穿過折射GW 34的介質(zhì)并且當它橫過介質(zhì)38的表面時使GW彎曲35且能聚焦。
圖3A是激勵粒子41碰撞激勵粒子40的示意圖，這種碰撞導(dǎo)致產(chǎn)生圓柱形GW或GW環(huán)43。
圖3B是與其它粒子44后續(xù)碰撞的示意圖，這種碰撞導(dǎo)致強化GW43的GW 45。
圖3C是與其它粒子46的另一種后續(xù)碰撞的示意圖，這種碰撞導(dǎo)致強化GW 43和45的GW 47。
圖3D是與其它粒子48的又一種后續(xù)碰撞的圖，這種碰撞導(dǎo)致強化GW 43、45和47的GW 49。
圖4是可激勵粒子50、54、56和58的示意圖，這些粒子釋放線性或平面波GW 53、55、57、和59，建立或加強導(dǎo)致GW 62。
圖5是一個粒子源15的示意圖，該粒子源可由加速器件16加速，由聚焦器件17聚焦及由斬波器件18分離成簇。該斬波器件由計算機19、信息處理器件20和發(fā)射器件71所控制。粒子簇1激勵靶粒子9，并且導(dǎo)致具有軸線21和能夠由接收器件70接收的GW。
圖6A是諸如28的可激勵元素陣列的平面視圖，該可激勵元素的相對位置以27來指示。
圖6B是一個可激勵元素的陣列示意圖，當GW 25的波峰或波前通過時激勵其成員26，結(jié)果生成具有180°方向角的強化GW。
圖6C是圖6B的陣列示意圖，方向角是135°。
圖6D是圖6B的陣列示意圖，方向角是90°。
圖6E是圖6B的陣列示意圖，方向角是45°。
圖6F是圖6B的陣列示意圖，方向角是0°。
圖7是各種元素31的示意圖，它們在一個球33上散布而導(dǎo)致具有方向性的GW的產(chǎn)生或探測。
圖8是利用根據(jù)本發(fā)明的引力波產(chǎn)生器的推進系統(tǒng)的方框圖。
發(fā)明詳細描述圖1A，在優(yōu)選實施例中，一個入射粒子束1穿過靶體9的約束表面23撞擊靶體9，導(dǎo)致核反應(yīng)或撞擊并產(chǎn)生GW，GW呈現(xiàn)軸線21并且能徑向或在任一方向傳播。反應(yīng)或撞擊也產(chǎn)生返回散射粒子2、在靶核對準的優(yōu)選方向22上運動的核反應(yīng)產(chǎn)物3、同樣主要在優(yōu)選方向22上運動的高能光子4(例如x射線發(fā)射)、濺射粒子7、及反沖原子8。在被粒子束撞擊時，一個典型的靶原子11通過核反應(yīng)產(chǎn)物的釋放或通過碰撞或通過其它手段而有加速度變化，并且產(chǎn)生類似于或模仿亞顯微恒星爆炸或塌陷的GW，亞顯微恒星爆炸或塌陷由Geoff Burdge，Deputy Director for Technology and Systems of the National SecurityAgency(國家安全局技術(shù)和系統(tǒng)副局長)，在2000年1月19日的書面通信中做了討論，該書面通信在此結(jié)合作為參考資料。上述軸線描述和說明于在2000年7月14日提交的共同待決的美國專利申請第09/616,683號中。在核反應(yīng)產(chǎn)生加速度變化率的情況下，在反應(yīng)物處的回轉(zhuǎn)半徑顯著小于GW波長，從而四極近似保持。激勵過程也能導(dǎo)致諧波振蕩或造成一個四極輻射器。在這種情況下，GW如Albert Einstein和Nathan Rosen(1937，Journal of the Franklin Institute，223，pp.43-54)所討論的那樣，徑向或圓柱傳播。在四極近似中利用靶的特征長度、吸收深度、或廣延模擬靶體10的近似回轉(zhuǎn)半徑，以計算所產(chǎn)生的GW的功率。
在圖1B中，所示粒子簇12以碰撞角14與另一粒子束的入射粒子簇13撞擊或碰撞，碰撞角14可以是包括零的任何值。在這種情況下，設(shè)想入射靶簇是自旋極化惰性氣體，如氦II或氬的奇數(shù)核同位素等，以便呈現(xiàn)在空間中的優(yōu)選方向22。
在圖2中展示一種GW速度在其中減小的介質(zhì)34，由相對于介質(zhì)38的表面的一條法線37以傾斜角度36穿過這樣一種介質(zhì)38的邊界的GW引起的GW 35的新方向產(chǎn)生GW折射。表示其中GW速度再次變化的介質(zhì)的背部表面39，但為了清晰起見，沒有呈現(xiàn)GW的折射彎曲。適當介質(zhì)的例子是超導(dǎo)介質(zhì)。
在圖3A、3B、3C和3D中呈現(xiàn)的是GW沿由可激勵粒子的運動方向42或四極輻射器軸線創(chuàng)建的并且與其正交的徑向擴展圓柱形GW波前的建立或累積。在圖3A中，一個典型中央靶體粒子40由粒子束簇的一個入射粒子41激勵。徑向擴展GW波前43以局部GW速度擴散。
在時間Δt之后的圖3B中，其中Δt是在第一和第二粒子簇到達之間的時間，即與束斬波頻率成反比。在這種情況下，從第一典型靶體粒子40發(fā)射的GW 43被加強，或者與位于徑向離靶體粒子40距離VGWΔt處的其它靶體粒子44所產(chǎn)生的GW建設(shè)性地干涉，其中VGW是局部GW速度。為清晰起見，僅呈現(xiàn)兩個粒子44，它們處于與激勵運動方向正交的平面中在靶體中的這種靶粒子的環(huán)外。其位置使得其GW 45與原始擴展GW 43建設(shè)性地干涉且使其加強。
在時間2Δt之后的圖3C中，從第一粒子40和第二粒子44發(fā)出的GW 43由另一組粒子46和其伴隨物GW 47所加強。圖3D是在時間3Δt處，并且典型的靶體粒子48把其GW 49添加到累積和徑向擴展的GW上。每個到達束簇啟動相干GW的附加擴展環(huán)，直到靶體粒子耗盡或者直到其替換不可用。有大量同時激勵的可激勵粒子點，從而當重疊GW時，GW透過靶體。
在以前的美國專利申請第09/616,683號中，認為典型的靶體，諸如40、44、46、和48之類的粒子，是可激勵元素。這樣的元素可以是永久磁鐵；電磁鐵；螺線管(或毫微螺線管)載流板；壓電晶體；一般包括諧波振蕩器、毫微電機和毫微螺線管或微機電系統(tǒng)(MEMS)及毫微機電系統(tǒng)(NEMS)的毫微機械等。在螺線管(或毫微螺線管)、某些毫微機械、毫微機電系統(tǒng)、載流板等的情況下，可并列激勵和可激勵元素，例如在毫微螺線管的情況下，激勵線圈圍繞可激勵中央磁芯。
在上述′683申請中的激勵元素包括線圈、在導(dǎo)體中運動的電流脈沖、雙分子電機等，它們在以前申請是其一個連續(xù)部分的美國專利6,160,336中描述的各個獨立可編程線圈系統(tǒng)(IIPCS)的控制下操作，以便當其傳播平面與可激勵元素四極輻射器軸線的方向正交的GW的環(huán)以局部GW速度擴散時，順序激發(fā)或激勵可激勵元素。在這種情況下，在GW環(huán)的平面的定向、該擴展環(huán)的扇區(qū)中能實現(xiàn)方向性，其中GW波前通過激勵可激勵元素和/或通過一個GW與另一個GW的破壞性干涉而加強或建設(shè)性地與其干涉(如在均勻、各向同性爆炸或塌陷恒星的天體物理的情況下)。收集器元素，在以前的美國專利申請第09/616,683號中，是在與可激勵元素相同的位置處，并且順序由IIPCS詢問，以探測或接收特定的GW頻率，即調(diào)諧到GW頻率。
在圖4中，GW的通過激勵元素的建設(shè)性干涉或加強或放大越過由模擬宏觀恒星爆炸或塌陷的微質(zhì)量爆炸或塌陷所產(chǎn)生的線性圖案50、54、56、及58，表明如Burdge在op.cit.2000中所預(yù)測的那樣GW沿其軸線指向(但是沿軸線指向兩個方向)。GW的加強由箭頭53、55、57、和59示意性地表示。當束簇和GW波峰或波前以相同速度一起穿過包括靶體的粒子運動并且產(chǎn)生相干GW脈沖時，GW增加到一個較大振幅62。靶粒子或可激勵元素50、54、56、及58相隔VGWΔt，其中VGW是GW速度而Δt是在激勵之間的時間。因而模擬包括所有激勵靶粒子的廣延質(zhì)量。在上述′683申請的上下文中，認為靶體粒子50、54、56、及58是可激勵元素。如已經(jīng)討論的那樣，這樣的元素可以是磁鐵、導(dǎo)體、壓電晶體、諧波振蕩器、毫微機械等。收集器元素，在′683的上下文中，是在與可激勵元素相同的位置處，并且順序由IIPCS詢問，以探測或接收具有特定頻率和相位的GW。
在優(yōu)選實施例的圖5中，可以是激光或核反應(yīng)的一個粒子源15產(chǎn)生能由加速器件16加速(除非粒子是光子)、能由諸如超導(dǎo)流體或電磁場之類的聚焦器件17聚焦及能由束斬波器18分離成簇的粒子。靶體可以是一種固體、一種液體(包括諸如液氦II之類的超流體)、一種氣體(包括電子氣)、或另一種粒子束。另外，對于在粒子源15處的每個簇中的粒子的頻率和數(shù)量，能把束分離成簇并且調(diào)制。粒子源15或束斬波器18由計算機19、信息處理器件20和發(fā)射器件71控制。粒子束簇1撞擊靶粒子9并且產(chǎn)生核反應(yīng)，產(chǎn)生能在接收器件70處接收的GW21。加強處理器件20可以例如是一個Kalman濾波器和/或一個用來辨別待激勵元素的查閱表。
在圖6A中，表明的是典型元素堆或元素集或子集的陣列的平面視圖，它們可以是GW收集器或者可以是諸如靶原子或核之類的可激勵元素。描述這些元素的位置或地址的下標27由i、j、φk指示。例如，頂部元素28具有下標i＝0(第0列)，j＝4(第4行)，而φk代表該單個元素的方向性，其由一個活性元素或元素集對準或通過連接下部元素堆中的一個特定的第k個成員產(chǎn)生，具有適當固定定向，圖中所示僅為其頂部成員。作為另一個例子，元素29具有下標i-1(第1列)，j＝1(第1行)，及φk。
在圖6B中，對于優(yōu)選方向22的方向角是180°，并且GW波峰61的以前位置在GW波峰25以后。在GW方向21上在元素處的線(或包括GW波峰的平面)之間的距離是24。在GW 21的預(yù)期GW波峰25上的元素26被接到一個詢問(探測模式)或激勵(產(chǎn)生模式)的信息處理器件。在圖6C中，GW波峰60的未來位置在GW波峰25的前面，并且方向角是135°，在圖6D中它是90°，在圖6E中它是45°，在圖6F中它是0°。
在圖7中表明的是元素集或子集或電極31的一個球面集，包括在球面33上分布的元素，其對于元素集或子集32的第k個成員具有方向角αk和δk。
在圖8中以方框圖形式表示利用引力波產(chǎn)生器的一個推進系統(tǒng)。如其所示，該推進系統(tǒng)提供在一個車輛殼體75內(nèi)布置的引力波產(chǎn)生器67。該產(chǎn)生器包括一個激勵元素的粒子束源69、和包括靶體可激勵元素的核反應(yīng)腔室72。這樣的元素可能涉及其產(chǎn)物在激勵元素運動的粒子束的方向上非對稱分布的高能、核粒子碰撞(如Charles Seife所討論的那樣(參見2001年的Sience，Volume 291，Number 5504，p.573，在此將其結(jié)合作為參考資料)。另外，可激勵核元素可以被約束到優(yōu)選取向上而產(chǎn)生碰撞產(chǎn)物的優(yōu)選方向，和同樣在優(yōu)選方向上的核加速度變化率。由于四極方程(即公式(1))的核涉及平方，所以GW是雙向的，即GW軸線在沿加速度變化率軸線的兩個方向上延伸而與加速度變化率的方向無關(guān)。這種GW方向性示意表明在母專利6,160,336的圖8A和8B中。向后運動的引力波62離開車輛的后部，在所希望的行駛方向74上推動車輛。在核反應(yīng)腔室72中的靶體可激勵元素通過建設(shè)性干涉或加強而建立如圖4中呈現(xiàn)的相干GW 62。包括靶的可激勵元素系統(tǒng)模擬具有在圖1A中呈現(xiàn)的較大有效回轉(zhuǎn)半徑10的一個更廣延質(zhì)量，并因此較強的GW和較大的動量引起在所希望行駛方向74上的向前運動。一種折射介質(zhì)能截獲相反或指向前方的GW，并且這些射線可以被彎曲或折射到側(cè)面，以便減小GW動量的前向分量，由此促進在所希望行駛方向上向前推進。由與包括靶體的元素的激勵相聯(lián)系的加速度變化率所產(chǎn)生的GW的向前運動部分不是相干的。這個GW部分是每個個別可激勵元素的較小實際回轉(zhuǎn)半徑的結(jié)果。因而產(chǎn)生較弱的GW并且其可以如前所述，由一種GW折射介質(zhì)彎曲到側(cè)面，而且?guī)バ〉枚嗟膭恿縼淼窒谒Ｍ南蚯靶旭偡较蛏系耐七M，而使得向前推進處于支配地位。
本發(fā)明相信這一事實諸如核之類的亞顯微粒子團或群的快速運動或加速度變化率或振蕩將產(chǎn)生一個四極矩并且產(chǎn)生例如高達太赫茲(THz)的有用高頻的GW。這里所描述的器件根據(jù)激勵和可激勵亞顯微粒子的相互作用而以幾種方式完成GW產(chǎn)生。
在一個優(yōu)選實施例中，一群靶核或靶束粒子響應(yīng)一粒子束的撞擊而一致地變化加速度或者否則的話設(shè)成為運動，例如諧波振蕩運動，其中該粒子束是攜帶能量和信息的粒子或波的定向流動。所述粒子束以與引力波的局部速度相同的速度運動。根據(jù)Ning Li和Douglas Torr(參見1992年P(guān)hysical Review B，Volume 64，Number 9，p.5491)，如果靶是超導(dǎo)體，那么估計GW比真空中的GW速度或光速慢兩個數(shù)量級。明確地說，他們敘述“應(yīng)該指出，由于對在超導(dǎo)體內(nèi)傳播的…引力波的相位速度完全不了解，所以通常假定其等于光速。涉及折射的相位速度是各個波相對于群組速度的速度，該群組速度是以其傳輸信息或能量的速度。我們主張，在超導(dǎo)體中耦合電磁場和引力電磁場與庫柏對的相互作用將形成一種其特征在于相位速度νρ的超導(dǎo)冷凝波。由于…對于第一時間相位速度可以預(yù)測為νρ≈...106[m/s] (30)這比光速小兩個數(shù)量級”。
靶將呈現(xiàn)吸收厚度，也就是一長度，在該長度上許多撞擊粒子與靶核相互作用以產(chǎn)生核反應(yīng)，核反應(yīng)的碰撞產(chǎn)物在一個導(dǎo)致加速度變化或振蕩的優(yōu)選方向上運動。
粒子束由在一個圓柱形束管中產(chǎn)生的粒子簇組成，每個簇進入靶材料并與一個靶核或靶束粒子的圓柱體相互作用，其包括靶體，具有與模擬靶體的回轉(zhuǎn)半徑有關(guān)的長度。相互作用的結(jié)果，除由核反應(yīng)或碰撞給與靶體的加速度變化或振蕩之外，還包括返回散射粒子5、次級電子6、濺射粒子、向前散射粒子(穿隧)及反沖原子以及離子注入。
加速度變化產(chǎn)生或振蕩產(chǎn)生的撞擊涉及對于核和粒子的彈性(單庫侖)和非彈性(bresstrahlung)散射撞擊，并有時導(dǎo)致核反應(yīng)，核反應(yīng)的產(chǎn)物在基于靶對準的優(yōu)選方向22上向外運動。粒子束簇的前邊緣以等于局部GW速度的速度撞擊在圓柱靶體體積中的核或粒子。當每個核或其它粒子束靶受到撞擊，并通過對核產(chǎn)物發(fā)射或碰撞的反作用而變化加速度或否則的話設(shè)定運動時，它在與束的速度正交的方向和/或在靶核處的對準方向上產(chǎn)生GW，并且該GW在振幅上增大，及模擬具有大于任何單個可激勵元素的有效回轉(zhuǎn)半徑的較大靶體。
GW也能在與一個四極(諧波振蕩器)軸線正交的方向上或在加速度變化的方向上產(chǎn)生，從而粒子束定向的GW建立或累積，并且當束粒子穿過靶核前進時產(chǎn)生一相干GW，并由此模擬一個廣延靶體。根據(jù)Douglas Torr和Ning Li(參見1993年Foundation of Physics Letters，Volume 6，Number 4，p.371)“…晶格離子，…一定執(zhí)行與超導(dǎo)現(xiàn)象一致的相干局部化運動。”因而，一個優(yōu)選實施例使靶核約束在圓柱超導(dǎo)態(tài)下。當粒子束簇運動向下進入靶核圓柱時，它一個接一個地撞擊靶核，產(chǎn)生GW并且當它與簇的粒子在圖1A的空間中的優(yōu)選方向22上同步前進時添加到向前運動或徑向指向的GW的振幅上，由此模擬一個廣延靶體。粒子束簇由一個粒子發(fā)射和/或斬波器控制計算機調(diào)制，以通過調(diào)制所產(chǎn)生的GW給與信息。另外，由于GW能借助于通過諸如超導(dǎo)體之類的介質(zhì)而減慢(Li和Torr op.cit.1992)，并因此而如在透鏡中那樣由它折射，GW可以受到聚焦和強化。
在另一個實施例中，在入射粒子束氣體分子激勵元素如一氧化氮NO與含有如Au(111)的可激勵元素的金屬靶表面之間的電子轉(zhuǎn)移動力學(xué)，已經(jīng)由Yuhui Huang等(參見2000年Science，Volume 290，No.5489，pp.111-114)進行了討論。與較高振動狀態(tài)下的可激勵靶分子有關(guān)的大振幅振動運動強調(diào)制激勵電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的能量驅(qū)動力。在這方面，盡管沒有聯(lián)系GW的產(chǎn)生進行討論，但根據(jù)Huang等(出處同上，p.113)，“…多量子振動轉(zhuǎn)換在亞皮秒時間級上發(fā)生?！睘榱送瓿申P(guān)于GW產(chǎn)生或發(fā)射器件的實驗或通信，必須探測或接收GW。在這方面，提交于2000年7月14日的美國專利申請第09/616,683號中描述了這樣一種探測器件，其中收集器元素代替本發(fā)明的可激勵元素。GW接收器在知道要產(chǎn)生GW的方向上定向。借助于一種呈現(xiàn)透鏡形狀的折射介質(zhì)可以將GW聚焦在探測器件上，如圖2中所示，以便放大GW強度。此外，由于也知道GW頻率，所以能詢問GW接收器的收集器元素，也就是說，通過控制計算機，以預(yù)期的即調(diào)諧的入射GW頻率順序，選擇性地連接到一個信息處理器件上。因而，當入射GW穿過GW接收器的收集器元素的集合時，利用壓電晶體、或電容器、或應(yīng)變儀、或傳感器、或參數(shù)傳感器、或毫微機械或超導(dǎo)耦合微波腔等，在GW波峰通過它們的預(yù)期時刻詢問這些元素。
不確定性存在于GW相位的確定中。在例如亞皮秒時間分辨率內(nèi)，由控制計算機初始掃過所有的可能GW相位(或GW波峰碰到收集器元素的引導(dǎo)行的時刻)以建立與所接收GW信號的最大振幅最好相關(guān)的相位，即調(diào)諧到GW信號。在這種初始化之后，通過比如Robert M.LBaker，Jr.所描述的一種Kalman濾波技術(shù)(參見Academic Press，NewYork在1967年出版的Astrodynamics，Applications and AdvancedTopics，pp.384-392)來跟蹤GW相位。由一些可選擇的收集器元素可以測量所產(chǎn)生的小電壓和電流，例如通過使用Josephson結(jié)的超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)(描述于美國專利4,403,189中)和/或通過用于光學(xué)但應(yīng)用來減小高頻GW的量子噪聲極限問題的量子非毀壞(QND)技術(shù)測量。QND技術(shù)首先由Moscow State University的Vladimir Braginsky提出，并由A.M.Smith發(fā)表(參見“Noise Reduction in Optical MeasurementSystems”，1978年IEE Proceedings，volume 125，Number 10，pp.935-941)。
再參考提交于2000年7月14日美國專利申請第09/616,683號，其描述了收集器元素，當附加到用于GW產(chǎn)生的可激勵元素上并且由個別獨立可編程線圈系統(tǒng)(IIPCS)——其為一種起一個收發(fā)機作用的器件——連接時，這些收集器元素能探測穿過相同導(dǎo)體的GW。IIPCS更詳盡地描述于美國專利6,610,336中。這樣一種控制計算機能把收集器元素連接在一起，并在有效檢測從特定方向入射的GW的模式中能詢問它們，而且以類似方式，它能連接激勵器元素，并以一種模式激勵它們，從而有效地導(dǎo)引徑向或線性傳播的GW或者在一個特定方向上操縱它們。因此，掃描來自一組給定方向的GW和操縱在一組給定方向上的GW，即在GW的接收和發(fā)射中均提供方向性，是有價值的。與信息處理器件協(xié)同工作的控制計算機建立在GW接收器與GW發(fā)射器之間、或者代之以在GW收發(fā)器中的通信鏈路，并且建立點對多點通信。
上述方向性能可以由圖6最好地加以說明。圖6A呈現(xiàn)一個元素陣列或元素集或子集的一個典型部分的平面視圖，元素帶有下標27、i、j、φk。φk代表各個元素的方向角，該方向角相對于空間中的某一任意固定方向30而被度量，通過活性元素對準(通過在電磁場中、在超導(dǎo)狀態(tài)下、自旋極化等)或者是一個元素集或子集、或者通過連接到具有適當固定取向的一個下部元素堆的特定成員上產(chǎn)生，各圖只表示其頂部成員。在這后一情況下，i、j元素堆高度例如可以是180個成員，每個成員與在該三維元素集合中的下一個成員偏離一度(k＝1至180)。中央或控制計算機或信息處理功能因此是一種查閱下標的表，其對于一給定的方向性應(yīng)該是“on”，并且還位于感興趣的特定GW的波峰(入射或出射)。一個“on”元素是一個被詢問(對于接收)或被激勵(對于發(fā)射)的元素。
在圖6B中對于優(yōu)選方向22的方向角是180°。在GW 21的感興趣預(yù)期GW波峰25上的元素通信到收集器，并且被詢問(探測模式)或被激勵(產(chǎn)生模式)。GW波峰61的以前位置在波峰25之后。在圖6C中，方向角是135°，并且波峰60的未來位置在波峰25的前面。在圖6D中方向角是90°，在圖6E中它是45°，而在圖6F中它是0°。坐標旋轉(zhuǎn)將提供三維上的方向性。在這后一方面，元素可以是元素陣列或元素集或子集，并且這些陣列作為收集器或可激勵元素可以在其活性方面是球面各向同性的。在一個實施例中，元素集或子集包括在球面配置或陣列中的壓電晶體。因而，可以在任何方向檢測或產(chǎn)生GW。在這種情況下，壓電晶體可以均勻地散布在圖7中呈現(xiàn)的球33的表面上。在一個優(yōu)選實施例中，每個元素包括帶有在其表面上均勻散布的電極31的球形壓電晶體33，并且以相反對被詢問或激勵以實現(xiàn)在GW的探測或產(chǎn)生中的方向性。
圖7表明球33和包括元素集或子集的元素31(收集器或可激勵的)。這種元素集或子集的典型成員32對于由符號φk(αk，δk)定義的元素集或子集的第k個成員具有其方向角αk和δk。在一個實施例中，元素是壓電晶體。在一個優(yōu)選實施例中，元素是附加到單個球形壓電晶體的表面33上的電極31。因而，在電極的相反對受到激勵時GW的傳播可以被操縱，而在起收集器作用的電極的相反對受到詢問時GW的傳播可以從特定方向被探測。通過如圖6B、6C、6D、6E和6E中表示的適當模式或順序而對其進行激勵或詢問，無數(shù)這樣的球形壓電晶體就可以共同地產(chǎn)生或探測相干GW。
數(shù)值示例通過激勵諸如粒子束粒子的元素與諸如對準靶核的可激勵元素的碰撞，GW產(chǎn)生的特定關(guān)系是這里描述的使用本發(fā)明的結(jié)果。為更好地理解這種關(guān)系，有益的是參考標準四極近似，L.C.Landau及E.M.Lifshitz所著“The Classical Theory of Fields(古典場論)”p.355中的Eq.(110.16)，，1975年P(guān)ergamon Press的Fourth Revised English Edition(第四次修訂英文版)，或J.P.Ostriker所著“Astrophysical Source ofGravitational Radiation(引力輻射的天體物理源)”p.463中的Eq.(1)，(in Sources of Gravitational Radiation，編輯L.L.Smarr，1979年Cambridge University Press出版)，它給出GW輻射功率(瓦特)為P＝-dE/dt＝-(G/45c5)(d3Ddβ/dt3)2[瓦特] (1)其中E＝能量[焦耳]，t＝時間[s]，G＝6.67423×10-11[m3/kg-s2](萬有引力常數(shù)，不是愛因斯坦張量)，c＝3×108[m/s](光速)，及Ddβ[kg-m2]是靶粒子的質(zhì)量的四極慣性矩張量，而δ和β下標指示張量分量和方向。量(d3Ddβ/dt3)2是在四極近似處的核。
公式(1)也可以表示為P＝-GKI3dot(d3I/dt3)2/5(d/2)2[瓦特] (2)其中I＝(∑m)r2[kg-m2]，為慣性矩，(∑m)＝由粒子束碰撞、排出核反應(yīng)產(chǎn)物、及引起一致加速度變化或反沖的各個靶核的質(zhì)量之和[kg]，(或當前向運動GW波前運動過時至少加速度變化率或振蕩)，r＝構(gòu)成靶體的靶核的集合的有效回轉(zhuǎn)半徑[m]，而K13dot是由試驗建立的無量綱常數(shù)或函數(shù)。
慣性矩的第三階導(dǎo)數(shù)是d3I/dt3＝(∑m)d3r2/dt3＝2r(∑m)d3r/dt3+… (3)并且注意到下式而計算d3r/dt32r(∑m)d2r/dt2＝n2rfn[N-m](運動方程) (4)其中n是與靶核碰撞以發(fā)射核反應(yīng)產(chǎn)物的束粒子的數(shù)量，而fn是由核反應(yīng)產(chǎn)物的釋放引起的對于給定靶核的核反應(yīng)力。第三階導(dǎo)數(shù)由下式近似d3I/dt3≅n2rΔfn/Δt.....(5)]]>其中Δfn是由核反應(yīng)產(chǎn)物的釋放或碰撞沖擊在短時間間隔Δt上引起在核的集合上的幾乎瞬時增大的力。Δt是典型的各次碰撞的核反應(yīng)時間，這里取作10-12[s]。為了計算方便起見，我們也把在粒子簇發(fā)射之間的時間取作Δt。因而斬波頻率是一THz。
當一簇束粒子撞到靶核材料時，粒子撞擊在靶核上，它們例如有10％引起核反應(yīng)。在這方面，靶體的特征長度(或模擬或有效回轉(zhuǎn)半徑r)可以被認為是靶體的厚度，或是在給定簇中的粒子數(shù)量減半之前粒子束簇以局部GW速度運動的距離，或者是當包括靶體的激勵粒子的集合一致地以局部GW速度運動和模擬一個內(nèi)聚靶體時減小靶體的有效回轉(zhuǎn)半徑的某一其它度量。靶核由以局部聲速傳播的分子間力保持到位，即在Δt間隔期間，在束粒子與靶核相互作用并且創(chuàng)建對準的核反應(yīng)產(chǎn)物時，粒子運動一個距離vΔt，其中v是使之等于局部GW速度VGW的粒子速度，但核運動得較慢并且在聲速上彼此影響。因而，可選擇的特征長度可以是vΔt或局部聲在Δt內(nèi)運動的距離或靶體圓柱的長度、或吸收厚度等。對于數(shù)值例子，我們選擇r＝l[cm]＝0.01[m]和具有一平方厘米橫截面面積的束本身。因而對于數(shù)值示例，靶體是在一側(cè)的一個一厘米的立方體，且產(chǎn)生的GW環(huán)來自在一厘米厚的板或片中向外運動的諧波振蕩。
對于KI3dot＝1，在由自旋桿的離心力加速度變化輻射的GW的情況下，根據(jù)Joseph Weber所著“Gravitational Waves”中的Eq.(1)，(p.90，inGravitation and Relativity，Chapter 5，W.A..Benjamin，Inc.，New York于1964出版)并引入公式(5)，公式(2)成為
P＝1.76×10-52(n2rΔfn/Δt)2[瓦特] (6)在典型簇中的粒子數(shù)量估計近似為Stanford Linear Collider(斯坦福線性加速器即SLC)的粒子數(shù)或4×1010個粒子。估計粒子的10％撞擊靶核并且導(dǎo)致核反應(yīng)(即，10％的收獲量)，所以n＝4×1010。把這些數(shù)插入公式(6)，我們有P＝1.7×410-52(4×1010×2×0.01Δfn/Δt)2[瓦特] (7)并且，對于質(zhì)量虧損和沖擊核力經(jīng)受進一步確認，這是加速度變化率數(shù)值的確認，我們?nèi)ˇn＝1×10-6[N]而Δt＝10-12[s]，得到P＝1.13×10-22[瓦特]。
對于靶元素的諧波振蕩的3.6×10-19[瓦特/m2]的GW通量，基準面積是一厘米厚和一厘米直徑的盤的邊沿或3.14×10-4[m2]，或者對于靶元素的線性加速度變化率是一平方厘米(有一個0.5的系數(shù)，因為GW分為兩支一半在加速度變化的方向上運動，一半在相反方向上運動)。前者導(dǎo)致一個5.65×10-19[瓦特/m2]的GW通量的向前分量。一透鏡系統(tǒng)，其包括在其中減慢GW的介質(zhì)(如一種超導(dǎo)介質(zhì))，可以把GW從比如一平方厘米集中或聚焦到(10[微米])2，以使GW通量增大106達到5.65×10-13[瓦特/m2]。注意，在折射介質(zhì)中，GW波長明顯小于在THz頻率下的10[微米]，從而GW繞射如果存在的話也不很顯著。所有以前的四極方程都是對于P的近似。由于GW的緩慢，約為光速的百分之一，在超導(dǎo)靶中的GW波長約為λGW0.01cΔt＝3×106×10-12＝3×10-6[m]，但仍大于靶核、束粒子、或核反應(yīng)產(chǎn)物的半徑或r，所以λGW＞＞r，并且也由于緩慢傳播速度，所有速度＜＜c。因而四極近似是良好的，但KI3dot仍將得到進一步改進，如同本發(fā)明的激勵和加速度變化產(chǎn)生或諧波振蕩產(chǎn)生機制的收獲和其它細節(jié)那樣，例如Δfn和Δt。
脈沖雙星PSR 1913+16的分析如在以前的美國專利申請第90/616,683號中所討論的，由于脈沖雙星PSR 1913+16代表GW的唯一實驗性確認，所以通過該雙星系統(tǒng)的進一步分析將更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。根據(jù)Robert M.L.Baker，Jr.發(fā)表的“Preliminary Tests of Fundamental Concepts Associatedwith Gravitational-wave Spacecraft Propulsion，”第3頁(Paper No.2000-5250 in the CD-ROM proceedings of American Institute ofAeronautics and Astronautics Space 2000 Conference and Exposition，AIAA Dispatchdispatch@lhl.lib.mo.us.或www.aiaa.org/publications).2000年9月19～21日，該雙星呈現(xiàn)m＝2.05×1030[kg]的質(zhì)量、2.05×109[m]的半主軸a、及2.25×10-4[弧度/s]的平均運動n(或ω)。在該星對的軌道Δfcfx，y期間經(jīng)受變化的平均離心力分量或力向量分量是man2＝(5.56×1030)(2.05×109)(2.25×10-4)2＝5.77×1032[N]。
(8)根據(jù)Joseph Weber在1964年op cit中第90頁的Eq.(1)和根據(jù)本說明書中的公式(2)，對于具有慣性矩I[kg-m2]和角速率ω[弧度/s]繞通過其中點的軸線自旋的桿的引力波(GW)輻射功率的愛因斯坦公式(1918，Sitzungsberichte，Preussische Akademi der Wisserschaften，p.154)有P＝-32GI2ω6/5c5＝-G(Iω3)2/5(c/2)5[瓦特] (9)或P＝-1.76×10-52(Iω3)2＝-1.76×10-52(r[rmω2]ω)2(10)其中使用經(jīng)典(而非相對論的)力學(xué)，對于具有質(zhì)量m和回轉(zhuǎn)半徑r的桿，可以把[rmω2]2與桿的離心力向量fcf的幅值的平方相聯(lián)系。這個向量每半個周期以桿的兩倍角速率顛倒(并且分量的數(shù)值平方在桿周期一半中完成一個完整周期)。因而GW頻率是2ω，并且離心力fcfx的比如x分量的數(shù)值的時間變化速率是Δfcfx/Δt∝2fcfxω (11)(注意頻率υ＝ω/2π。)離心力向量本身的變化(當除以時間間隔時稱為“加速度變化率”)是一個與fcf成直角的差分向量，并且沿啞鈴或桿運動通過的弧的切向定向。如以前描述的那樣，公式(9)是一種近似，并且僅對于r＜＜λGW(GW的波長)和對于遠小于c(光速)的GW產(chǎn)生器的速度保持準確。
公式(9)與在Landau和Lifshitz在1975年op.cit.的p.356上對于圓形軌道上的兩個物體給出的公式相同(在其注釋中I＝μr2)，其中ω＝n，軌道平均運動。
作為使用加速度變化率估計引力波的確認，讓我們利用加速度變化率方法計算PSR 1913+16的引力輻射功率。我們在公式(8)中計算每一個力變化的分量，即Δfcfx，，y＝5.77×1032[N](乘以二，因為離心力每半個周期顛倒其方向)和Δt＝(1/2)(7.75小時×60分鐘×60秒)＝1.395×104[s]。因而使用加速度變化率方法P＝-1.76×10-52{(2rΔfcfx/Δt)2+(2rΔfcfy/Δt)2}＝-1.76×10-52(2×2.05×109×5.77×1032/1.395×104)2×2＝-10.1×1024[瓦特] (12)相對于-9.296×1024[瓦特]通過Baker結(jié)合使用平均近點角的(op.cit.，2000，p.4)的分析所給出的使用Landau和Lifshitz的(op.cit.，1975，p.356)更準確公式。吻合令人吃驚的接近當然是意外的，因為由于軌道偏心率而在圍繞軌道的Δfcfx，，y分量中沒有對稱性。盡管如此，加速度變化方法的數(shù)值得到了良好證明。
本發(fā)明對于宇宙學(xué)的應(yīng)用由于本發(fā)明在推測的空間時間宇宙(STU)連續(xù)體或構(gòu)造中產(chǎn)生波或波紋(見美國專利6,160,336)，它能用來探索宇宙推測和理論。根據(jù)愛因斯坦廣義相對論的草圖，時間和空間隨物質(zhì)事物而消失。即，物質(zhì)(恒星到原子核)不可分離地與時間和空間相結(jié)合且反之亦然。在愛因斯坦時空的構(gòu)造中，除山、谷和洞之外全都是“事物”。
據(jù)推測，慣性和吸引質(zhì)量的等效，并且所有力、引力、離心力、電磁力、核力等的統(tǒng)一在于它們在多維STU構(gòu)造中都是簡單的波動。我們可以認為離心力場是引力場而彈性力、推力、拉力等力場原始是電磁的。因而力是STU的一種性質(zhì)并且反之亦然。這樣一種概念與Schdinger于1946年(在Denis Brian′s Einstein a life，1996，John Wiley &Sons，p.351中報告)在其理論“…純波理論，其中空間-時間的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生萬有引力、電磁及甚至強核的經(jīng)典模擬(力)”中所表示的類似。事實上，術(shù)語“引力波”可以為術(shù)語“力波”或“慣性波”所替代，因為它是力的變化、任何力或引力、或?qū)е略赟TU構(gòu)造中的波或波紋的慣性質(zhì)量的加速度變化率。
引力波直接與運動中的慣性質(zhì)量(由引力或力的變化-加速度變化率諧波振蕩引起)相關(guān)，而不與引力場直接相關(guān)。在這方面，對于這樣一種力波的波/粒子提議定義為“力子”或“質(zhì)量子”。這樣的波/粒子是對與電磁波有關(guān)的光子、與萬有引力有關(guān)的引力子、及與強核力有關(guān)的膠子的模擬。由于歷史原因，術(shù)語引力波應(yīng)該保持，而為了避免與引力子混淆和錯誤的GW僅與萬有引力的聯(lián)系，應(yīng)該制造術(shù)語力子或質(zhì)量子。
在光子、引力子、膠子等與力子或質(zhì)量子之間有一種基本差別。前者為多維STU構(gòu)造的彎曲所表明，該彎曲由與電荷、質(zhì)量、核粒子等有關(guān)的引力或力(據(jù)推測全部與引力類似，即不是真實的“力”，而是在多維STU中沿收斂或發(fā)散短程的運動)所產(chǎn)生，而后者為與前者有關(guān)的力或加速度變化率或振蕩的快速變化所表明——類似于在STU構(gòu)造中“揮鞭”或“擊鼓”從而在STU構(gòu)造中產(chǎn)生波紋。因而波/粒子的所有性質(zhì)，像衍射和散射，在力子或質(zhì)量子中可能不存在。
繼續(xù)最初級水平的STU連續(xù)介質(zhì)的草圖推測，位置和速度的固有不確定性(如與實際上不能實驗性地同時準確定義位置和速度相反)簡單地反映這一事實你不能從任何單一一個有利點“看到”整個STU全景。因而會有完全的決定論，原因和結(jié)果能占優(yōu)勢，并且“上帝不必玩骰子”，因為所有事物都在STU構(gòu)造中，例如在不同的宇宙中在不同時刻，不能“看到”每個事物。在STU構(gòu)造中一條“線”不能連接“點”，但“點”仍然在那里并且其在構(gòu)造上的“運動”是可預(yù)測的；但不幸的是，它們不能同時被“看到”或“預(yù)測”。較常規(guī)的時空連續(xù)體嵌在多維STU中，該多維STU為多維拓撲空間。
就量子力學(xué)而論，可將STU構(gòu)造的詳細表面看作起棱的或類似于臺階——基本量子臺階。根據(jù)這種推測，在“…一種光滑空間幾何形狀…”與“…在短距離上量子世界的猛烈波動…量子泡沫的攪動狂亂?！敝g的難控制邊界(Brian Greene所著“the elegant universe(美妙的宇宙)”p.129，1999，Norton，New York)只不過是在密切宇宙之間小刻度的界面，其中的實體前后任意移動，其實際上借助于質(zhì)量/能量和動量守恒和熵恒定使過渡平滑。因而在給定宇宙中基本常數(shù)的測量依據(jù)在“何處”(或“何時”)它們受到測量而經(jīng)受非常小的變化。
在這方面，“何處”具有更全面的意義。在STU中，“何處”類似于在常規(guī)空間(不過是各維的一種連續(xù)體)中的位置。另一方面，“何處和什么”是類時的宇宙維。在“我們的”宇宙中，它就是“時間-何時?！边@些極度簡化的一般宇宙學(xué)推測需要非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)，以便得到定量結(jié)果，并且使它們不僅是表面空想。因而本發(fā)明在得到關(guān)于以上推測和定量宇宙學(xué)理論和預(yù)測的確認的實驗深入理解方面是有用的。而且本發(fā)明的接收器方面，由于它涉及高頻GW的探測，在研究印在其開始之后在約10-25與10-12[s]之間的GW背景上的“Big Bang(大爆炸)”信息方面是有用的。
權(quán)利要求
1.一種引力波產(chǎn)生器件，包括多個靶核，在約束狀態(tài)下對準；一個亞顯微粒子源，指向所述靶核；一個計算機控制邏輯系統(tǒng)，其可操作地連接到所述粒子源上，用來選擇性地向所述靶核推動粒子以產(chǎn)生核反應(yīng)；及一個封閉系統(tǒng)，用來對準所述核反應(yīng)的產(chǎn)物，使得粒子在近似相同的方向運動，產(chǎn)生在所述靶核的運動中的加速度變化率或振蕩，并由此產(chǎn)生引力波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述多個靶核包含在一種超導(dǎo)介質(zhì)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述多個靶核包括氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的器件，其中所述氣體包括電子氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述多個靶核包括流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中所述流體是超導(dǎo)流體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述多個靶核包含在電磁場中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其中所述電磁場是在所述多個靶核的外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其中所述電磁場是鐵磁性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其中所述電磁場是在所述多個靶核的內(nèi)部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中所述電磁場包括分子間力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述多個靶核在自旋極化狀態(tài)下對準。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中用以產(chǎn)生核反應(yīng)產(chǎn)物的所述粒子源是脈動粒子束。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中包括粒子束的粒子是質(zhì)子。
15.一種器件，其利用核反應(yīng)產(chǎn)生引力波以產(chǎn)生亞顯微粒子的物理運動。
16.一種引力波產(chǎn)生器件，包括多個靶可激勵元素；多個激勵元素，其作用在所述可激勵元素上并且產(chǎn)生引力波；及一個計算機控制邏輯系統(tǒng)，其可操作地連接到所述激勵元素上以控制所述激勵元素的作用。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素受到激勵以產(chǎn)生所述可激勵元素的運動的第三階時間導(dǎo)數(shù)或加速度變化率。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素受到激勵以產(chǎn)生諧波振蕩。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是分子。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是原子。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是原子核。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是核粒子。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是一各向異性的粒子束。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是一各向同性的粒子束。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素在一亞皮秒時間刻度上對于所述可激勵元素產(chǎn)生多量子振動事件并產(chǎn)生引力波。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的器件，其中所述束的粒子與所述可激勵元素撞擊，并產(chǎn)生加速度變化率或振蕩運動且產(chǎn)生引力波。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的器件，其中所述束的粒子與所述可激勵元素撞擊以產(chǎn)生核反應(yīng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是微波。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是一個或多個磁場。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是一個或多個電場。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素被對準。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素同步運動以定義一引力波波前，并且依次按順序激勵所述可激勵元素，從而當所述引力波波前前進時產(chǎn)生和累積引力波能量。
33.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是激光的光子。
34.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是電子。
35.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是質(zhì)子。
36.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是中子。
37.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是核粒子。
38.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是原子核。
39.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是分子。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的器件，其中所述分子受到電離。
41.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是載流線圈。
42.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是一個或多個永久磁鐵。
43.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是一個或多個電磁鐵。
44.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是載流電導(dǎo)體。
45.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是載流電導(dǎo)體。
46.一種引力波探測器件，其中根據(jù)一期望的引力波頻率而順序詢問各收集器元素以成為一個引力波接收器。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中當引力波相位被一個控制計算機確定并且鎖定時，所述詢問繼續(xù)。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素是傳感器。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的器件，其中所述傳感器是參數(shù)傳感器。
50.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素是電容器。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素是諧波振蕩器。
52.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素的信號可以為超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)所測量。
53.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中來自所述收集器元素的信號使用量子非毀壞(QND)技術(shù)來加以檢測。
54.根據(jù)權(quán)利要求32所述的器件，其中包括所述波前的所述引力波是相干的。
55.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素以對應(yīng)所期望的入射引力波方向的模式受到詢問，以便在GW接收中實現(xiàn)方向性。
56.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素以一種模式受到激勵，以便在引力波傳輸中實現(xiàn)方向性。
57.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述方向性相對于時間而改變，以便對于引力波傳輸掃描。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的器件，其中所述方向性相對于時間而改變，以便控制引力波傳輸?shù)姆较颉?br> 59.根據(jù)權(quán)利要求56所述的器件，其中所述可激勵元素以一種把引力波發(fā)射到輻射引力波發(fā)射器的模式而受到激勵，以便建立GW通信源。
60.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是諧波振蕩器。
61.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素是一個無源元素集或子集的陣列。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的器件，其中所述收集器元素集或子集布置在一個球面陣列中。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的器件，其中所述收集器元素集或子集的球面陣列包括均勻地散布于一個球的表面上的多個壓電晶體。
64.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是電容器。
65.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是無源元素集或子集的陣列。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的器件，其中所述可激勵元素集或子集布置在一個球面陣列中。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的器件，其中所述球面陣列包括均勻地散布于一個球的表面上的多個壓電晶體。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的器件，其中所述可激勵元素集或子集包括球形壓電晶體。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的器件，其中所述電極均勻地散布于所述壓電晶體的表面上，并且可操作地連接到一個電源。
70.根據(jù)權(quán)利要求62所述的器件，其中所述收集器元素集或子集包括球形壓電晶體。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的器件，其中所述電極均勻地散布于所述壓電晶體的表面上，并且可操作地連接到一個計算機。
72.根據(jù)權(quán)利要求42所述的器件，其中所述永久磁鐵是亞顯微的。
73.根據(jù)權(quán)利要求43所述的器件，其中所述電磁鐵是亞顯微的。
74.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述收集器元素是亞顯微的。
75.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述調(diào)諧的引力波接收器接收由定位在該引力波接收器之前的介質(zhì)所折射的引力波。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的器件，其中所述介質(zhì)是超導(dǎo)介質(zhì)。
77.根據(jù)權(quán)利要求75所述的器件，其包括用來集中或聚焦引力波的透鏡。
78.根據(jù)權(quán)利要求75所述的器件，其包括一系列用來集中或聚焦引力波的引力波折射介質(zhì)。
79.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中一種折射介質(zhì)集中或聚焦由所述引力波產(chǎn)生器所發(fā)射的引力波。
80.根據(jù)權(quán)利要求46所述的器件，其中所述引力波頻率由額外d地球、天體物體事件產(chǎn)生。
81.根據(jù)權(quán)利要求56所述的器件，其中所述模式在一些引力波中產(chǎn)生建設(shè)性干涉。
82.根據(jù)權(quán)利要求56所述的器件，其中所述模式在一些引力波中產(chǎn)生破壞性干涉。
83.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是壓電晶體。
84.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是毫微機械。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的器件，其中所述毫微機械是諧波振蕩器。
86.根據(jù)權(quán)利要求84所述的器件，其中所述毫微機械是毫微電機。
87.根據(jù)權(quán)利要求84所述的器件，其中所述毫微機械是螺線管。
88.根據(jù)權(quán)利要求84所述的器件，其中所述毫微機械是微機電系統(tǒng)(MEMS)。
89.一種引力波通信器件，包括多個靶核，在約束狀態(tài)下對準；一個亞顯微粒子源，指向所述靶核；一個計算機控制邏輯系統(tǒng)，其可操作地連接到所述粒子源上，用來選擇性向所述靶核推動粒子以產(chǎn)生核反應(yīng)；一個封閉系統(tǒng)，用來對準所述核反應(yīng)的產(chǎn)物，使得粒子在近似相同的方向運動，產(chǎn)生在所述靶核的運動中的加速度變化率或振蕩，并由此產(chǎn)生引力波；及一個發(fā)射器，其可操作地連接到所述封閉系統(tǒng)上用來調(diào)制引力波。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的器件，其中所述發(fā)射器包括調(diào)制器。
91.根據(jù)權(quán)利要求90所述的器件，其中所述調(diào)制器將信息給與引力波。
92.根據(jù)權(quán)利要求91所述的器件，其包括一個連接到所述調(diào)制器的天線，用來把所調(diào)制的引力波指向一個遙遠位置。
93.根據(jù)權(quán)利要求92所述的器件，其包括一個探測器，該探測器在遙遠位置處用來接收所調(diào)制的引力波。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的器件，其包括一個解調(diào)器，該解調(diào)器連接到所述探測器。
95.根據(jù)權(quán)利要求94所述的器件，其包括一個呈現(xiàn)器件，該呈現(xiàn)器件連接到所述解調(diào)器。
96.一種引力波通信器件，包括一個引力波產(chǎn)生器，用來產(chǎn)生引力波；一個調(diào)制器，連接到所述產(chǎn)生器上用來把信息給與引力波；一個探測器，用來接收所調(diào)制的引力波；及一個解調(diào)器，用來從引力波提取所述信息并把它輸送到一個呈現(xiàn)器件。
97.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是反質(zhì)子。
98.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是反質(zhì)子。
99.一種引力波推動系統(tǒng)，包括一個引力波產(chǎn)生器，用來產(chǎn)生相干引力波；一個所述引力波產(chǎn)生器的殼體，用來溝通和定向與推動方向相反的方向上的引力波；及折射控制元素，用來改變引力波的方向。
100.一種引力波推動系統(tǒng)，包括一個引力波產(chǎn)生器，用來產(chǎn)生相干引力波；一個所述引力波產(chǎn)生器的殼體，用來溝通和定向在與推動方向相反的方向上的引力波；及折射控制中間物，用來聚焦引力波。
101.一種引力波聚焦系統(tǒng)，包括一個引力波源；一種第一介質(zhì)，用來發(fā)射所述引力波；及一種第二介質(zhì)，插入在所述引力波傳播的方向上，用來降低其中的發(fā)射速度。
102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的器件，其中所述第二介質(zhì)是超導(dǎo)體。
103.根據(jù)權(quán)利要求22所述的器件，其中所述核粒子是電子。
104.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素被包容于一種電介質(zhì)中。
105.根據(jù)權(quán)利要求104所述的器件，其中所述電介質(zhì)具有球形。
106.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述激勵元素是電磁輻射源。
107.根據(jù)權(quán)利要求16所述的器件，其中所述可激勵元素是亞顯微粒子。
全文摘要
一種引力波產(chǎn)生器件，包括激勵裝置，其作用在諸如分子、原子、原子核或核粒子之類的可激勵元素上以產(chǎn)生核反應(yīng)或碰撞，其產(chǎn)物借助于靶核或其它可激勵元素的集合的附加沖擊(加速度變化率或諧波振蕩)可在一個非常短的時間段上在單個優(yōu)選方向上運動。一致作用的靶核或可激勵元素產(chǎn)生一引力波。一個優(yōu)選實施例涉及在由靶核組成的靶體中以局部引力波速度運動的脈動粒子束的使用，從而當束的粒子穿過靶體運動并在非常短的時間跨度上撞擊靶核時，觸發(fā)核反應(yīng)和建立一種相干引力波。連接到計算機的信息處理器件控制粒子束的高頻(GHz到THz)脈沖速率和在包括脈沖的每個簇中的粒子數(shù)量，以產(chǎn)生能攜帶信息的調(diào)制引力波。引力波產(chǎn)生器件呈現(xiàn)方向性。引力波探測器件呈現(xiàn)方向性且能調(diào)諧。利用其中減小引力波速度的介質(zhì)以便影響引力波折射。
文檔編號H02K7/18GK1488150SQ01822319
公開日2004年4月7日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者R·M·L·小貝克, R M L 小貝克 申請人:羅伯特博士和小邦尼·貝克家庭聯(lián)合企業(yè), 羅伯特博士和小邦尼 貝克家庭聯(lián)合企, R·M·L·小貝克