引力波探测进入最后阶段

松林中的LIGO

照片来源:LIGO科学合作

据我们的报纸报道，爱因斯坦在德国柏林提出广义相对论近100年后，爱因斯坦预言的引力波探测终于进入了最后阶段。

就在本周，世界上最大的引力波设施预计将在耗资2亿美元的五年大修后再次开始收集数据。在本世纪的第一个十年，LIGO徒劳地寻找这些宇宙涟漪。

然而，据参与实验的一些物理学家称，被称为先进LIGO的改进型天文台将在未来三个月内探测到多达1到3个引力波。

“900强LIGO科学合作”组织的发言人加布里埃拉·冈萨雷斯说，初步测试表明，天文台在华盛顿州和路易斯安那州的双探测器已经达到了预期的性能。对于一台迄今耗资6.2亿美元的机器来说，这不是一个壮举。

德国汉诺威马克斯·普朗克研究所引力物理研究所所长卡斯滕·丹兹曼没有参加LIGO的管理团队，他说:“这是这个领域的一切第一次按照预算和时间表运行。”

根据广义相对论，重力来自大物体和可扩展时空之间的相互作用。爱因斯坦预言，加速的质量，如碰撞的中子星或黑洞，会干扰时空，产生引力波，并在宇宙中传播。

LIGO的每个探测器都被设计成通过比较激光束路径的变化来测量时空变形。激光干涉引力波站为长4公里的L形结构，内部结构为真空管。激光束被分成两束，在几公里长的管道中来回反射。一旦引力波存在，科学家就能探测到微小的变化。

经过改造，先进LIGO的灵敏度比其前身提高了3倍，但将在3个月后再次关闭，并将进一步改进，将其灵敏度提高到10倍。当高级LIGO在九个月后重新启动时，它将能够周期性地探测到来自距地球1.2亿秒(3.26亿光年)的紧急事件(如黑洞碰撞)的宇宙涟漪，样本大小是原始天文台的1000倍。

2016年，LIGO将加入一个略小的2亿欧元(2.26亿美元)的法意探测项目，即意大利比萨附近的“高级处女座”项目，该项目目前正在升级。LIGO和处女座团队将分享彼此的数据，并检查彼此的观察结果。研究人员希望能够探测到来自合并的双星的引力波——这种事件通常会产生强有力的、可预测的信号，但是还不清楚会产生多少引力波。“这取决于型号。科学家一年能探测到大约10颗双星。”冈萨雷斯说，“但它可能或多或少。”

爱因斯坦在1916年发表了第一篇关于引力波的论文。LIGO的创始人、剑桥麻省理工学院的理论物理学家雷纳·韦斯说，在一个世纪内探测这些宇宙涟漪将具有“巨大的象征意义”。

在相对论中，爱因斯坦称一种波为类电磁波引力波。引力波是时空扰动的曲率，以行波的形式向外传播。重力辐射是另一个术语，指的是这些波从恒星或星系辐射的现象。当电荷加速时，它将发射电磁辐射，当质量相同的物体加速时，它将发射重力辐射，这是广义相对论的一个重要预测。(赵茜·Xi)

《中国科学报》(国际版，第二版，2015年9月17日)

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