第67章 LIGO引力波觀測儀的理論測量精度(1 / 1)

探測引力波是當代科學中最具有挑戰性的一項難題。

目前世界上已建成的最大的引力波觀測儀是美國的LICO(“激光幹涉引力波觀測儀”的英文縮寫),共有兩座,分別位於路易斯安那州的利文斯敦和華盛頓州的漢福德,兩地相隔3000多千米。之所以在不同的地點建造兩套探測設備,是為了對可能的發現做雙重檢驗,排除偶然的誤差。

LIGO建成於2001年7月,花費了2.92億美元,共有來自7個國家的400多位科學家參加了該項目。觀測儀的主體結構是兩條呈L形交叉的筆直的混凝土隧道,各4km長,隧道內有一根密封鋼管,管內抽成高度真空,一束紅外激光就在這一真空中飛馳。按照設計要求,該觀測儀能夠測量出激光光路上大約10-19m的微小位移,這相當於測量出一個氫原子大小的億分之一。

該設施安裝了眾多的傳聲器和磁強計,以及監測溫度和壓力及風速的各種傳感器,可以同時記錄來自大約5000個傳感器通道的數據流。地球上發生的每一次地震、頭頂上飛過的飛機的噪聲,甚至實驗室中計算機風扇的旋轉,都會使地麵發生晃動,對測量產生幹擾。為了排除各種幹擾,所有儀器設備都用極細的鋼絲懸掛起來,安置在厚達1m的鋼筋混凝土板上,下麵還安裝有特製的4層“懸浮裝置”,有效地吸收任何來自地基的震動幹擾,可以使地震、刮風,以及汽車、火車產生的幹擾減小至一億分之一,而且一些儀器還采用了主動式減振裝置,例如用電腦控製微型磁鐵的推動作用來補償由於地麵震動對儀器的影響,使觀測儀內部的寂靜程度超過在太空運行的宇宙飛船。

科學家在觀測時發現,地球表麵每時每刻都在以100Hz的頻率不停地上下抖動,其振幅約為10-11m;每隔12個小時,由月球引發的潮汐不僅能使海麵漲落,也會使地殼發生變形。

盡管經過數年的運行,在引力波觀測方麵沒有什麼進展,研究人員仍然充滿了信心。他們目前正在更新設備,添置更強大的激光器,並改進防震裝置,提高觀測儀的靈敏度。

如果有人對挑戰引力波探測這一世界性難題有興趣,可以將自己的個人電腦與研究引力波的科學家們聯網。你隻需到einstein@Home的網站(http://einstein。phys。uwm。edu)下載一個屏幕保護程序,當你晚上不用計算機的時候,隻要聯網後保持開機狀態,屏幕保護程序就會自動運行,從科學家們那裏下載一小段數據進行分析處理,然後將結果送回給科學家們。這樣,你就等於在和科學家們一道共同尋找引力波。也許,未來找到引力波的功勞中就有你的一份。