Q u a s i - n o r m a l m o d e s : w h a t c - - PowerPoint PPT Presentation

SLIDE 1

Q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s : w h a t c a n r i n g i n g b l a c k h

• l

e s t e l l u s a b

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t q u a n t u m g r a v i t y ?

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• s

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• l
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• f

A l b e r t a

F r i d a y , S e p t 2 3 , 2 1 6 , 1 3 : T h e S e v e n t h A n n u a l S y m p

• s

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• r

G r a d u a t e P h y s i c s R e s e a r c h , U n i v e r s i t y

• f

A l b e r t a

Q u a s i

• n
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m a l m

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• l

e s Q u a s i

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m a l m

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A l b e r t a

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• f

A l b e r t a R e s e a r c h , U n i v e r s i t y

• f

A l b e r t a

SLIDE 2

I n t r

• d

u c i n g : g r a v i t a t i

• n

a l w a v e G W1 5 9 1 4

1 / 1

SLIDE 3

2 / 1

G W1 5 9 1 4 = c

• l

l i d i n g b l a c k h

• l

e s !

SLIDE 4

H

• w

i s t h a t r e l a t e d t

• q

u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ?

3 / 1

SLIDE 5

H

• w

i s t h a t r e l a t e d t

• q

u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ?

3 / 1

SLIDE 6

H

• w

i s t h a t r e l a t e d t

• q

u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ?

3 / 1

SLIDE 7

Wh a t a r e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ? ( 1 / 2 )

4 / 1

SLIDE 8

Wh a t a r e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ? ( 1 / 2 )

4 / 1

SLIDE 9

Wh a t a r e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ? ( 1 / 2 )

4 / 1

SLIDE 10

Wh a t a r e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ? ( 1 / 2 )

4 / 1

SLIDE 11

Wh a t a r e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ? ( 2 / 2 )

5 / 1

SLIDE 12

Wh a t a r e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s ? ( 2 / 2 )

5 / 1

Q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s = s t a n d i n g w a v e s + d i s s i p a t i

• n

.

SLIDE 13

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 1 / 3 )

A p p r

• x

i m a t e a m p l i t u d e a s . → c

• r

r e s p

• n

d s t

• w

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6 / 1

SLIDE 14

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 1 / 3 )

A p p r

• x

i m a t e a m p l i t u d e a s . → c

• r

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• w

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• m

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• l

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w a v e e q u a t i

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6 / 1

SLIDE 15

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 1 / 3 )

A p p r

• x

i m a t e a m p l i t u d e a s . → c

• r

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• w

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s t h e a m p l i t u d e c

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• m

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• f

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• l

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6 / 1

SLIDE 16

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 1 / 3 )

A p p r

• x

i m a t e a m p l i t u d e a s . → c

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• w

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• l

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n d ” Q u e s t i

• n

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• b

e ) : I s t h e b l a c k h

• l

e s t a b l e ?

6 / 1

SLIDE 17

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 1 / 3 )

A p p r

• x

i m a t e a m p l i t u d e a s . → c

• r

r e s p

• n

d s t

• w

i t h . Wh e r e d

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s t h e a m p l i t u d e c

• m

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• l

e b a c k g r

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n d ” Q u e s t i

• n

( n

• w

) : Wh a t c a n w e l e a r n a b

• u

t q u a n t u m g r a v i t y ?

6 / 1

SLIDE 18

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 2 / 3 )

E u c l i d e a n s p a c e t h e 2

• s

p h e r e

x y z 7 / 1

SLIDE 19

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 2 / 3 )

E u c l i d e a n s p a c e t h e 2

• s

p h e r e

x y z 7 / 1

SLIDE 20

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 2 / 3 )

→ t h e w a v e

• p

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• r

s k n

• w

a b

• u

t t h e g e

• m

e t r y

• f

s p a c e t i m e

E u c l i d e a n s p a c e t h e 2

• s

p h e r e

x y z 7 / 1

SLIDE 21

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 2 / 3 )

→ t h e w a v e

• p

e r a t

• r

s k n

• w

a b

• u

t t h e g e

• m

e t r y

• f

s p a c e t i m e → q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s e n c

• d

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• m

e t r i c p r

• p

e r t i e s

• f

s p a c e t i m e

E u c l i d e a n s p a c e t h e 2

• s

p h e r e

x y z 7 / 1

SLIDE 22

H

• w

d

• w

e d e s c r i b e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s m a t h e m a t i c a l l y ? ( 3 / 3 )

w h e r e t h e b l a c k h

• l

e p a r a m e t e r s M a n d a h i d e i n .

r

• t

a t i n g b l a c k h

• l

e ( m a s s M, a n g u l a r m

• m

e n t u m Ma )

8 / 1

SLIDE 23

T h e r e s u l t : b l a c k h

• l

e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s a r e d i s c r e t e !

9 / 1

SLIDE 24

1 / 1

SLIDE 25

U s e f u l a n a l

• g

y : q u a n t u m b e h a v i

• r
• f

h y d r

• g

e n

1 / 1

SLIDE 26

U s e f u l a n a l

• g

y : q u a n t u m b e h a v i

• r
• f

h y d r

• g

e n

1 / 1

SLIDE 27

U s e f u l a n a l

• g

y : q u a n t u m b e h a v i

• r
• f

h y d r

• g

e n

1 / 1

→ C a n w e t h i n k

• f

b l a c k h

• l

e s a s t h e “ a t

• m

s

• f

q u a n t u m g r a v i t y ” ?

SLIDE 28

U s e f u l a n a l

• g

y : q u a n t u m b e h a v i

• r
• f

h y d r

• g

e n

1 / 1

→ C a n w e t h i n k

• f

b l a c k h

• l

e s a s t h e “ a t

• m

s

• f

q u a n t u m g r a v i t y ” ? → Wi l l t h e i r d i s c r e t e “ s p e c t r u m ” h e l p u s t

• f

i n d c l u e s a b

• u

t q u a n t u m g r a v i t y ?

SLIDE 29

U s e f u l a n a l

• g

y : q u a n t u m b e h a v i

• r
• f

h y d r

• g

e n

1 / 1

→ C a n w e t h i n k

• f

b l a c k h

• l

e s a s t h e “ a t

• m

s

• f

q u a n t u m g r a v i t y ” ? → Wi l l t h e i r d i s c r e t e “ s p e c t r u m ” h e l p u s t

• f

i n d c l u e s a b

• u

t q u a n t u m g r a v i t y ? T h a n k y

• u

f

• r

y

• u

r a t t e n t i

• n

.

SLIDE 30

L i s t

• f

F i g u r e s

• h

t t p : / / i n t e r s t e l l a r f i l m . w i k i a . c

• m

/ w i k i / G a r g a n t u a

• G

e

• r

g i a T e c h , h t t p : / / w w w . y

• u

t u b e . c

• m

/ w a t c h ? v = T Wq h U A N N F X w

• C

. H e n z e / N A S A A m e s R e s e a r c h C e n t e r v i a h t t p : / / p h y s i c s . a p s .

• r

g / a r t i c l e s / v 9 / 1 7

• B

. P . A b b

• t

t e t a l . ( L I G O S c i e n t i f i c C

• l

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• n

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• l

l a b

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• n

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e r u y u k i K

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u k a v i a h t t p : / / w w w . c

• m

s

• l

. c

• m

/ p a p e r / v i b r a t i

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n a l y s i s

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• h

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• u

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s

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• m

u l t i p h y s i c s

• 1

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• h

t t p : / / w w w . b b c . c

• .

u k / n e w s / s c i e n c e

• e

n v i r

• n

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• 1

3 5 7 3 6 3 1

• h

t t p : / / e n . w i k i p e d i a .

• r

g / w i k i / B l a c k _ h

• l

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m a t i

• n

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• G

. B . C

• k

a n d M. Z a l u t s k i y , “ G r a v i t a t i

• n

a l p e r t u r b a t i

• n

s

• f

t h e K e r r g e

• m

e t r y : H i g h

• a

c c u r a c y s t u d y , ” P h y s . R e v . D 9 ( 2 1 4 ) n

• .

1 2 , 1 2 4 2 1 , a r X i v : 1 4 1 . 7 6 9 8 .

• B

r i a n K . N i e c e , " S i m u l t a n e

• u

s D i s p l a y

• f

S p e c t r a l I m a g e s a n d G r a p h s U s i n g a We b C a m e r a a n d F i b e r

• O

p t i c S p e c t r

• p

h

• t
• m

e t e r , ” J . C h e m . E d u c . 8 3 ( 2 6 ) 7 6 1 v i a h t t p : / / a s t r

• .

p s u . e d u / p u b l i c

• u

t r e a c h / f i r e w

• r

k s

• m

a s k s

• 1

/ s a m p l e

• s

p e c t r a

• f
• g

a s e s

SLIDE 31

A b s t r a c t

T h e r e c e n t d e t e c t i

• n
• f

g r a v i t a t i

• n

a l w a v e s [ 1 ] i s t r u l y m i n d

• b
• g

g l i n g : r i p p l e s i n s p a c e t i m e i t s e l f w e r e d i r e c t l y d e t e c t e d f

• r

t h e f i r s t t i m e , w i t h a n i n s t r u m e n t s e n s i t i v e e n

• u

g h t

• m

e a s u r e d i s l

• c

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• n

s t h e s i z e

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• m

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• m

e t e r s . T h i s d i s c

• v

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• b

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• n

s i d e r e d t h e f i r s t d i r e c t d e t e c t i

• n
• f

b l a c k h

• l

e s . I n t h i s t a l k , w e w i l l d i s c u s s

• n

e a s p e c t

• f

b l a c k h

• l

e p h y s i c s : s

• c

a l l e d q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s [ 2 ] . T h e s e a r e c h a r a c t e r i s t i c f r e q u e n c i e s e m i t t e d b y b l a c k h

• l

e s w h e n t h e y a r e s u b j e c t t

• p

e r t u r b a t i

• n

s : m u c h l i k e t h e r i n g i n g

• f

a w i n e g l a s s , w h e n s t r u c k b y a s

• l

i d

• b

j e c t . We w i l l d e s c r i b e h

• w

t

• c

a l c u l a t e q u a s i

• n
• r

m a l m

• d

e s , a n d i n a s e c

• n

d s t e p e l u c i d a t e a s t

• w

h a t i n f

• r

m a t i

• n

t h e s e f r e q u e n c i e s m a y c

• n

t a i n . A s i t t u r n s

• u

t , i f m e a s u r e d p r e c i s e l y e n

• u

g h , t h e y m i g h t b e a b l e t

• g

i v e u s c r u c i a l i n s i g h t i n t

• t

h e s t i l l e l u s i v e q u a n t u m t h e

• r

y

• f

g r a v i t y [ 3 ] .

SLIDE 32

R e f e r e n c e s

[ 1 ]B . P . A b b

• t

t e t a l . [ L I G O S c i e n t i f i c a n d V i r g

• C
• l

l a b

• r

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s ] , “ O b s e r v a t i

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• f

G r a v i t a t i

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a l Wa v e s f r

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a B i n a r y B l a c k H

• l

e Me r g e r , ” P h y s . R e v . L e t t . 1 1 6 6 1 1 2 ( 2 1 6 ) n

• .

6 , a r X i v : 1 6 2 . 3 8 3 7 [ g r

• q

c ] . [ 2 ]K . D . K

• k

k

• t

a s a n d B . G . S c h m i d t , " Q u a s i

• N
• r

m a l Mo d e s

• f

S t a r s a n d B l a c k H

• l

e s " , L i v i n g R e v . R e l a t i v i t y 2 2 ( 1 9 9 9 ) . [ 3 ]C . C

• r

d a , “ Q u a s i

• N
• r

m a l Mo d e s : T h e ' E l e c t r

• n

s '

• f

B l a c k H

• l

e s a s ' G r a v i t a t i

• n

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• m

s ' ? I m p l i c a t i

• n

s f

• r

t h e B l a c k H

• l

e I n f

• r

m a t i

• n

P u z z l e , ” A d v . H i g h E n e r g y P h y s . 2 1 5 8 6 7 6 1 ( 2 1 5 ) , a r X i v : 1 5 3 . 5 6 5 [ g r

• q

c ] .