美将升级探测器有望发现弯曲时空引力波图

LIGO探测器图示

LIGO探测器正在建设中

新浪科技讯 北京时间4月14日消息，据美国太空报道表面看上去二者有着惊人的相似之处。但据美国有线电视(CNN)援引专家分析称，美国国家科学基金会(NSF)日前批准了总计2.05亿美元的激光干预引力波天文台升级计划。升级完成后，这台引力波探测器能对成千上万个星系展开监控，找到神秘的引力波成为可能。

原设备探测能力有限

负责激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家相信，如爱因斯坦的广义相对论所预测的那样，先进激光干涉引力波天文台计划将首次从中子星和黑洞中探测到引力波。美国加州理工学院激光干涉引力波天文台副主任艾伯特·拉泽里尼表示：“在激光干涉引力波天文台探测范围有限的情况下，不能保证一定会探测到引力波。”

他接着说，“现在有了先进激光干涉引力波天文台的帮助，从相对论视角考虑，如果我们还是一无所获的话，那确实会令人颇感吃惊。”引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递，而时空曲率则是星际碰撞、爆炸，或是诸如中子星等体积大、密度大的天体极端活动引起的。这些波纹接着穿过地球占据的时空，引起轻微扰动，而先进激光干涉引力波天文台的任务就是去捕捉这些扰动。

升级工作在年内展开

激光干涉引力波天文台通过使用高精度激光去测量光在经过两面镜子之间所用的时间，达到探测引力波的目的。两面镜子被摆放成90度角，在相交点形成字母“L”形。一束激光束从相交点的“L”形分裂器(splitter)穿过，随后分裂器将这束激光分成两束激光，分别直射到每面镜子上。激光干涉仪测量出这束激光在折回“L”形相交点的光探测器前，在“L”形直角边的两面镜子之间回来反弹的长度。

从理论上讲拥有许多强悍的控制能力，激光会同时返回光探测器，因为两面镜子的距离是相同的，除非“恰好”经过的引力波干扰时空曲率，改变了它们同镜子之间的距离。激光干涉引力波天文台早在2002年便投入使用，但迄今尚未发现神秘的、至今只存在于理论的引力波。科学家预测，随着激光技术和镜子制造工艺的不断发展，与最早提出建造激光干涉引力波天文台时相比，它的敏感度一定会大有提高，所以，先进激光干涉引力波天文台就自然而然成了它的升级版。

美国国家科学基金会日前批准了在今后7年逐步升级激光干涉引力波天文台的提议。升级工作将从2008年开始，前期将投入3275万美元。拉泽里尼表示：“升级后的新设备数小时的观测量几乎相当于激光干涉引力波天文台当前设备一年的观测量。我们使用激光干涉引力波天文台能探测到像太空中数百个星系以及室女座星系团(距地球5900万光年远)这样的天体，如果把这一观测能力增强千倍，你能观测到包括数万个星系的更广阔的宇宙。”

拟使敏感度增强十倍

科学家只要将激光干涉引力波天文台的敏感度提高10倍，覆盖范围增长千倍的目标就能轻松实现。据介绍，用先进材料制作的大型镜面能减少室温(约20摄氏度)状态下原子任意活动产生的背景“噪音”，激光功率也能从10瓦猛增至180瓦。另外，来自地面的波动对先进激光干涉引力波天文台的影响还更小，因为一套最新的主动随动控制系统取代了过时、被动的弹力系统。

拉泽里尼指出：“我们通过激光干涉引力波天文台的初始敏感度取得了多个里程碑目标。”安放在美国华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯通的两台主要设备已经完成了历时两年的新设计敏感度测试工作。激光干涉引力波天文台要求至少两个相隔很远、能同时投入工作的探测器，去排除错误信号，确定引力波何时穿越地球。

各国加强引力波探测力度

鉴于国际社会强有力的合作，先进激光干涉引力波天文台最终可能会成为一个范围更广的全球性引力波探测器络的一部分。德国和英国方面将分别为升级后的激光干涉引力波天文台提供激光系统和镜子悬架系统。实际上，先进激光干涉引力波天文台已在逐渐加强同位于意大利比萨市的欧洲室女座星系团探测器的合作力度。

日本也启动了建设一个引力波探测器的工作。英国格拉斯哥大学物理学家吉姆·哈夫说：“从事引力波研究的各界给予激光干涉引力波天文台升级工作大力支持。这种升级工作其实从激光干涉引力波天文台项目一出台就已经定好了，始终是探测器性能既定更新的重要组成部分。”(任秋凌)