激光干涉引力波天文臺(LIGO)介紹
激光干涉引力波天文臺是美國分別在路易斯安那州的列文斯頓和華盛頓州的漢福德建造的兩個引力波探測器。
2015年,最新的激光干涉引力波天文臺正式上線,理論上,該天文臺可以探測到3億光年遠的引力波事件。但科學家認為要發(fā)現(xiàn)信號強大的引力波還需要更遠、更靈敏的探測器,預計在2017年可以具備對5億光年外引力波的檢測能力。有10多個國家的超過一千名科研人員參與了該設(shè)備的運作。 2016年2月11日,加州理工學院、麻省理工學院以及“激光干涉引力波天文臺(LIGO)”的研究人員當天在華盛頓舉行記者會,他們探測到引力波的存在。 探測原理 引力波探測器原理與邁克耳遜干涉儀和法布里-珀羅 干涉儀的原理差不多,主要部分是兩個互相垂直的長臂,每個臂長4000米,臂的末端懸掛著反射鏡,管道采用不銹鋼制成,直徑1.2米,內(nèi)部真空度為10^-12大氣壓。在兩臂交會處,從激光光源發(fā)出的光束被一分為二,分別進入互相垂直并保持超真空狀態(tài)的兩空心圓柱體內(nèi),然后被終端的鏡面反射回原出發(fā)點,激光束在臂中來回反射大約50次,使等效臂長大大增加,這樣就會形成干涉條紋,如果有引力波通過,便會引起時空變形,一臂的長度會略為變長而另一臂的長度則略為縮短,這樣就會造成光程差發(fā)生變化,因此激光干涉條紋就會發(fā)生相應的變化。 干涉儀工作原理 這好比是池塘中的水波。將漂浮物放置在水面上,當有波浪經(jīng)過,物體便會在水面上沉浮不定。LIGO安置的鏡子就如漂浮在引力波中的懸浮物。通過在干涉臂之間往返的激光,探測儀會將鏡子間距離的輕微變化記錄下來。 不過由于可能的干擾太多,為了排除一些干擾因素,減少不確定性的誤差,LIGO在美國華盛頓州利文斯頓和新澤西州漢福德同時分別安置了兩部完全相同的儀器,彼此相距3000千米。只有當兩個探測器同時檢測到相同的信號才有可能是引力波。 激光干涉引力波天文臺的靈敏度是空前的,但科學家也不十分肯定能否探測到引力波,可以肯定的引力波在宇宙中是存在的,這需要宇宙級的碰撞事件,但如此事件較為罕見,在銀河系內(nèi)平均每1萬年會發(fā)生一次。 |
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