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LIGO再获三千万美元升级经费,引力波探测或组网

来源:澎湃新闻 作者:未知 人气: 发布时间:2019-02-20
摘要:澎湃新闻记者 虞涵棋 美国当地时间2月14日,激光干涉引力

澎湃新闻记者 虞涵棋

美国当地时间2月14日,激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布获得新一轮升级经费。升级版的“先进LIGO PLUS”工程预计将于2024年启动,深空探测范围扩大7倍。

其中,美国国家科学基金会(NSF)授予LIGO的两个运营方加州理工学院和麻省理工学院2040万美元,英国研究与创新中心(UKRI)则提供1410万美元。此外,澳大利亚研究理事会也贡献了一部分经费。

美国国家科学基金会在一份声明中说道,项目升级将确保LIGO能在未来十年内继续领跑引力波科学。升级内容包括精校激光的量子技术和新型镜面涂层技术等。“LIGO探测到的引力波数量和强度都将显著增加。先进LIGO PLUS将展示宇宙中最极端环境里的最强引力和最密物质,揭秘超新星的内心,告诉我们宇宙诞生数秒内的极端物理。”

LIGO执行主任大卫ⷩ𛷦𓽯𜈄avid Reitze)认为,升级后的LIGO每天都能探测到由黑洞并合产生的引力波,将大大增加人类对宇宙的理解。而目前比较罕见的中子星并合事件,将被更频繁地观测到。

英国研究与创新中心则表示,除了为美国的两座LIGO天文台升级做投资,英国还将支持印度建设一座类似的引力波天台。印度版LIGO(INDIGO)预期在2025年上线,与先进LIGO PLUS的完成时间相差不远。再加上意大利已在运行的Virgo和日本即将竣工的KAGRA,届时,全球5台引力波天文台将组成网络。

时空的涟漪

引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论,被形象地比喻为“时空的涟漪”。时间和空间会在质量面前弯曲,时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动传播开来,这些振动就是引力波。不过,这些信号传递到地球上是很微弱的,就连爱因斯坦本人也想象不到,能通过怎样的方法探测到引力波。

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黑洞并合产生引力波

LIGO激光干涉引力波探测仪的基本思路是这样的:两条长度相同的探测臂呈L型放置,在L中间的拐点处放置激光源,沿两条管子各发射一束激光,而在两臂的末端放置一面镜子来反射激光。在真空中,两条同时发射的光束应该同时返回中间拐点相逢,在干涉作用下,光束不会抵达光电探测器。但如果有引力波穿过探测仪,两条真空管中的空间会出现微小的拉伸与压缩,两条光束就会出现光程差,从而外泄到光电探测器上。

2015年,位于华盛顿州和路易斯安那州的两个L型观测台正式运行,不久后就成功探测到由两个黑洞碰撞产生的引力波,完成广义相对论的最后一块拼图,轰动国际学界。

三位LIGO功勋也凭此成果摘得了2017年的诺贝尔物理学奖。

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LIGO位于华盛顿州的引力波观测台

此后,LIGO陆续探测到了另外8次黑洞并合事件和1次中子星碰撞事件。2017年10月16日,(薛家岛在线 www.xuejiadao.net),LIGO观测到正在并合的中子星双星系统,全球各大天文台纷纷用望远镜跟进追踪,引爆了第二波引力波科学盛会。

这次事件标志着天文学正式进入引力波时代。科学家不仅可以通过光学望远镜来“看”见宇宙,亦可用引力波探测器“听”到宇宙。

国际合作阵容显雏形

由法国、意大利、荷兰、波兰、匈牙利和西班牙6国科学家共同参与的欧洲Virgo引力波天文台则于2003年在意大利比萨附近的小镇卡希纳落成。

经过多年的升级改造,“先进Virgo”天文台在2017年8月联合LIGO探测到一次黑洞碰撞引力波事件。

第三个观测台的加入使探测精度大大提高,锁定的事件发生区域只有60平方度,比只有LIGO的两个观测台时缩小了10倍。

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位于意大利的Virgo引力波观测台

在亚洲方面,日本先行一步,神冈引力波探测设施(KAGRA)于2010年正式启动,位于日本富山市岐阜县神冈山中。这将是国际上首个低温地下引力波探测器。

神冈引力波探测设施的建设目前已经进入尾声阶段,预计将在今年年底正式运行并参与LIGO-VIRGO国际联测。

印度原子能部和科技部则在2016年3月与LIGO签署了一份合作备忘录。根据该协议,加州理工学院和麻省理工学院将为印度提供LIGO的完整硬件和设计技术资料,并为配套基础设施的安装调试提供培训和帮助。

印度负责提供建设引力波天文台的场地、真空系统和其他基础设施,以及安装所需的全部劳动力、材料和物资。

这座位于印度西部马哈拉施特拉邦的新格里县的INDIGO几乎是LIGO的翻版,预计耗资1.77亿美元,将在2025年前完工。

目前,中国的引力波探测力量主要向太空部署,即由三颗卫星在轨道上编队成等边三角形,形成上万公里长的干涉臂,具体包括中山大学牵头的“天琴计划”和中国科学院牵头的“太极计划”两个方案。相关技术验证卫星最早将在今年内发射升空。

原标题:LIGO再获三千万美元升级经费,美意日印引力波探测或组网

责任编辑:未知
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