为了捕捉引力波地球上打造了一处振荡最小的当地

图为坐落美国路易斯安那州的LIGO勘探器。为精确捕捉纤细的引力波扰动，该勘探器的干与臂长达4公里。

北京时刻9月3日音讯，据国外媒体报道，在美国路易斯安那州的LIGO（激光干与引力波地理台）邻近，轿车一旦进入方圆2.4公里之内，就要以每小时16公里的限速行进。这是由于LIGO地理台中装有一台巨大的精细设备，哪怕再细小的振荡都能被它捕捉到。

因而，在LIGO地理台作业的科学家们有必要尽最大或许扫除一切或许的噪音源，包含下降勘探器邻近的车速、监测地上的纤细振荡、乃至用特别的钟摆体系将设备悬挂在空中、从而将振荡降到最低等等。科学家绞尽脑汁，都是为了在地球上打造一个振荡最小、“最安静”的场所。

为何LIGO的物理学家们如此执着于扫除噪音和削减振荡呢？要了解这一点，首要要理解引力波终究是什么、以及LIGO是怎么勘探引力波的。

依据广义相对论，空间与时刻都是同一接连体的一部分，这个接连体便是所谓的“时空”。在时空中，敏捷加快的大型物体能够发作引力波，就像石头扔进湖中时发作的一圈圈向外分散的涟漪相同，这些引力波便表现了世界纹路的拉伸与缩短。

要丈量这种时空改变，就要用到一种名叫“干与仪”的仪器，它的原理如下：当引力波朝一个方向拉伸时空时，也会使时空在笔直方向上发作缩短，假设水中有一枚浮标，当一道水波通过期，浮标就会随之上下起浮，而当引力波穿过地球时，地球上的一切物体也会像这枚浮标相同悄悄震动，只不过是前后振荡，而非上下振荡。

LIGO勘探器由一个激光光源、一台分光器、几面镜子和一台光勘探器构成。光束脱离激光器后，被分光器分为彼此笔直的两束光，然后别离沿着两条干与臂运动一段持平的间隔，被干与臂结尾的镜子反射回来，再击中光勘探器。当一道引力波穿过干与仪时，其间一条干与臂便会略微拉长、另一条则会略微缩短，由于如前面所说，引力波会在一个方向上拉伸时空、一起在笔直方向上紧缩时空。这种改变极端细小，却能够通过击中光勘探器的光线反映出来。LIGO的勘探敏感度有多高呢？相当于在丈量从地球到最近的恒星之间的间隔（约4.2光年）时，差错不超越人类头发的直径。

为到达如此惊人的敏感度，科学家有必要尽或许扫除任何或许对这条精细设备形成搅扰的要素。首要，这两条4公里长的干与臂是地球上最完美的真空环境，内部几乎没有一个分子，因而没有任何东西会影响光束的行进路线。勘探器周围还装满了林林总总的监测设备，如地震仪、磁力计、麦克风和伽马射线勘探器等等，以便及时查明并铲除数据中存在的搅扰。

科学家有必要及时找出任何或许对信号形成搅扰、或或许被过错地解读为引力波信号的影响要素，并将其扫除。这些要素包含勘探器的本身缺点（既所谓的噪音），或许并非由天体物理发作、但或许被仪器检测到的搅扰信号。物理学家乃至还要考虑构成勘探器镜面的原子的振荡、以及电子元件中电流的偶尔动摇。而从更大的标准而言，大到一列从邻近通过的货运火车、小到一只喝水的乌鸦，都或许形成搅扰。

而这些搅扰能够说极为扎手。有一段时刻，丈量引力波勘探器周围地上运动状况的仪器总能勘探到一个数据尖峰，而且一直找不到原因。一直到几个月之后，科学家才找到了问题的本源：一块石头卡在了一套通风体系的绷簧和地上中心，导致通风体系的振荡状况无法被反映到勘探器那里。可见在勘探来自悠远世界的细小振荡时，详细还要取决于地球上的实际状况。

最重要的是，人类现已打造了三台引力波勘探器。除了坐落美国路易斯安那州和华盛顿州的两台勘探器之外，还有一台坐落意大利。因而，假设真是由于货运火车或一块小石头导致的搅扰，也只会显现在其间一台勘探器的信号中。

使用这些高端东西和精细算法，科学家们便能计算出某个信号确实为引力波信号的概率。在勘探到某个信号时，乃至还能算出该信号为“假警报”的或许性。例如，前两个月勘探到的一个信号的“假警报率”低至20万年一遇，阐明它是引力波信号的或许性极高。当然，咱们还要比及终究裁决成果出炉，才干百分之百地确认这一点。