LIGO将重大升级，继续领跑全球引力波探测

当地时间2月15日，LIGO宣布已从美国国家科学基金会、英国研究与创新署和澳大利亚研究委员会获得总计3500万美元，用于升级其两个探测器。

2015年，LIGO在人类历史上第一次听到了空间和时间引力波的涟漪。升级后的LIGO将被命名为高级LIGO，或ALIGO+，预计将于2024年开始运行。

美国国家科学基金会负责人弗朗西斯·科尔多瓦说，这次升级将确保LIGO在未来10年里继续在引力波科学领域处于领先地位。

引力波每天都被“听到”。

自2015年以来，LIGO已经成功探测到11次引力波事件，其中10次来自黑洞，1次来自中子星。然而，升级后的ALIGO+将进一步增强其探测能力，可探测空间将增加7倍。

LIGO大学主任、加州理工学院教授大卫·雷茨说，有了ALIGO+，黑洞和引力波将每天被探测到。然而，对中子星和中子星产生的引力波的探测目前只有一次，但将来会更加频繁。

这主要是因为升级后的ALIGO+将应用量子压缩光和新的镜面涂层技术。

目前，LIGO的设计灵敏度主要由量子噪声决定，量子压缩光被用来降低量子噪声LIGO科学合作组织成员、伯明翰大学物理和天文学院教师苗海星告诉《科学日报》。

苗海星介绍说，量子压缩光可以理解为量子涨落的“再分布”。ALIGO+将应用频率相关的量子压缩光，即同时降低低频量子辐射压力噪声和高频量子散粒噪声。目标是将ALIGO+的幅度灵敏度提高到当前水平的两倍。

至于新的镜面镀膜技术，苗海星透露，镀膜材料不会改变，但通过新的加工工艺，镜面镀膜的热噪声将大大降低。

“这相当于ALIGO+使用更好的‘抗噪音’耳机，我们可以听到更清晰的‘音乐细节’和更弱的‘神秘歌曲’。”LIGO科学合作组织成员、武汉大学物理科学与技术学院特别研究员范锡龙在接受《科学日报》采访时表示。

否则它将挑战恒星和恒星家族的进化理论。

“随着时间的推移，LIGO肯定会探测到越来越多的引力波。我们可以通过提高探测器的灵敏度来实现这一目标，而不仅仅是一步一步地观察和等待。”科学合作组织成员、格拉斯哥大学教授王在接受《科学日报》采访时表示。

王说，ALIGO+对双中子星的探测距离为3亿秒(Mpc)，对双黑洞的探测距离超过宇宙半径的一半。

这意味着对于同类型的引力波源，如双中子星和它们产生的引力波，ALIGO+可以探测到更远和更多的信号范西龙说道。

范锡龙告诉记者，更多类似的信号可以让科学家从统计学的角度理解这些系统，比如双中子星的质量分布和自旋分布，就像对宇宙中相关天体进行“普查”一样。借助统计信息，结合恒星和恒星家族演化理论，我们可以推断出双中子星的演化过程等问题。

与此同时，更远的引力波信号将更有可能遇到宇宙中的其他天体，从而产生强大的引力透镜引力波。通过对这一现象的研究，引力波速度、哈勃常数、星系暗物质分布等一系列重要问题可能会取得重要进展。

“我个人最期待的是ALIGO+能在更远的距离观察到更多质量更大的双黑洞，因此一系列恒星和家族演化理论的初始设定，如双星比率和初始质量函数，可能会受到挑战。”范西龙说道。

根据ALIGO+项目主管迈克尔·扎克的说法，ALIGO+将在一周内完成过去三年的检测数量。范锡龙认为，随着引力波探测器的不断升级，引力波信号也需要更加细致、复杂的数据处理过程来挖掘。

“对大量引力波信号的快速处理将是未来的一个新的研究领域。”范锡龙告诉《科学日报》，除了使用速度更快的计算机和提高传统算法的速度，机器学习技术也开始对引力波数据处理做出巨大贡献。

(北京，2月17日，《科技日报》)