国际第三轮引力波探测启动

自2017年以来，意大利比萨附近的处女座引力波探测器的灵敏度大约翻了一番。资料来源:卡佩罗/罗皮

对引力波的新一轮探索已经开始——这一次是在量子力学奇迹的帮助下。

在关闭了19个月并对激光器、镜子和其他组件进行了一系列升级之后，4月1日，三个大型探测器——美国的两个LIGO和意大利的处女座——正式启动了第三轮引力波探测，并恢复了数据收集。在某种程度上，由于一种称为光学压缩的量子现象，这些机器不仅有望发现更多的引力波，还能进行更详细的探测。

引力波可以揭示宇宙的丰富信息。研究人员希望这次能够观察到一些未被发现的事件，比如超新星或者黑洞和中子星的合并。

这一行动将持续到明年三月，也标志着引力波天文学的一个重大变化。LIGO和处女座将首次向其他天文台(以及任何天文爱好者使用望远镜)发布公开的实时引力波探测警报，并提示他们如何发现这些事件，以便利用从射电望远镜到空间X射线望远镜等传统技术对其进行研究。

“天文学家真的很担心，”帕萨迪纳加州理工学院的物理学家兼LIGO主任大卫·雷兹说。2015年，LIGO首次对引力波进行了历史性的探测。

雷兹说，升级后的网络应该能够比以前检测到更多的事件——从平均每月一次到大约每周一次。这些事件中的大部分可能来自黑洞合并，但是物理学家渴望看到另一次中子星碰撞。

灵敏度的提高将使探测器能够更好地区分信号和恒定的背景噪声，从而为物理学家提供更多关于引力波的细节。这反过来又使得准确验证阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论成为可能。广义相对论预言了引力波的存在。

升级后的LIGO还降低了量子噪声水平。量子噪声是由光子的随机波动引起的，这可能导致测量的不确定性并掩盖微弱的引力波信号。

澳大利亚墨尔本莫纳什大学的理论天体物理学家伊利亚·曼德尔指出，未来的探索应该能够揭示黑洞合并过程中的秘密，比如它们旋转的速度和方向。“也许我们可以开始整理一些信息，看看它们是否被优先排序，”他说。

升级后，路易斯安那州利文斯顿最灵敏的仪器LIGO的灵敏度又提高了40%。罗马国家核物理研究所物理学家、处女座调试协调员阿莱西奥·罗基(Alessio Rocchi)表示，2017年，一些技术障碍阻止了位于华盛顿州汉福德的另一台LIGO干涉仪和处女座的工作，但现在他们赶上了。尤其是处女座，它的探测范围扩大了一倍。

科学家说，新发射的第三轮引力波探测比以前灵敏得多。LIGO和处女座将在明年联合探测它，从各种已知的来源发现更多的引力波。它也有望探测到新的引力波事件，如中子星和黑洞碰撞产生的引力波。

与此同时，日本新建的KAGRA引力波天文台的研究人员正在加紧调试他们的探测器，以便在2020年初加入该网络。拥有第四个探测器将特别有助于更精确地定位宇宙中的事件。

引力波是时间和空间的涟漪，就像石头被扔进水里时产生的涟漪一样。黑洞、中子星和其他天体在碰撞中可能会产生引力波。LIGO的两个探测器探测到了2015年两个黑洞碰撞产生的引力波。这是人类历史上第一次直接探测到引力波。从那以后，LIGO和处女座相继探测到了9次双黑洞碰撞产生的引力波信号。

2017年，来自许多国家的科学家首次合作直接探测到来自两颗中子星碰撞的引力波。尽管科学家认为宇宙中的中子星和黑洞之间会发生碰撞，但这种碰撞产生的引力波尚未被探测到。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2019-04-04第二版国际版)