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第67章 LIGO引力波观测仪的理论测量精度

探测引力波是当代科学中最具有挑战性的一项难题。

目前世界上已建成的最大的引力波观测仪是美国的LICO(“激光干涉引力波观测仪”的英文缩写),共有两座,分别位于路易斯安那州的利文斯敦和华盛顿州的汉福德,两地相隔3000多千米。之所以在不同的地点建造两套探测设备,是为了对可能的发现做双重检验,排除偶然的误差。

LIGO建成于2001年7月,花费了2.92亿美元,共有来自7个国家的400多位科学家参加了该项目。观测仪的主体结构是两条呈L形交叉的笔直的混凝土隧道,各4km长,隧道内有一根密封钢管,管内抽成高度真空,一束红外激光就在这一真空中飞驰。按照设计要求,该观测仪能够测量出激光光路上大约10-19m的微小位移,这相当于测量出一个氢原子大小的亿分之一。

该设施安装了众多的传声器和磁强计,以及监测温度和压力及风速的各种传感器,可以同时记录来自大约5000个传感器通道的数据流。地球上发生的每一次地震、头顶上飞过的飞机的噪声,甚至实验室中计算机风扇的旋转,都会使地面发生晃动,对测量产生干扰。为了排除各种干扰,所有仪器设备都用极细的钢丝悬挂起来,安置在厚达1m的钢筋混凝土板上,下面还安装有特制的4层“悬浮装置”,有效地吸收任何来自地基的震动干扰,可以使地震、刮风,以及汽车、火车产生的干扰减小至一亿分之一,而且一些仪器还采用了主动式减振装置,例如用电脑控制微型磁铁的推动作用来补偿由于地面震动对仪器的影响,使观测仪内部的寂静程度超过在太空运行的宇宙飞船。

科学家在观测时发现,地球表面每时每刻都在以100Hz的频率不停地上下抖动,其振幅约为10-11m;每隔12个小时,由月球引发的潮汐不仅能使海面涨落,也会使地壳发生变形。

尽管经过数年的运行,在引力波观测方面没有什么进展,研究人员仍然充满了信心。他们目前正在更新设备,添置更强大的激光器,并改进防震装置,提高观测仪的灵敏度。

如果有人对挑战引力波探测这一世界性难题有兴趣,可以将自己的个人电脑与研究引力波的科学家们联网。你只需到einstein@Home的网站(http://einstein。phys。uwm。edu)下载一个屏幕保护程序,当你晚上不用计算机的时候,只要联网后保持开机状态,屏幕保护程序就会自动运行,从科学家们那里下载一小段数据进行分析处理,然后将结果送回给科学家们。这样,你就等于在和科学家们一道共同寻找引力波。也许,未来找到引力波的功劳中就有你的一份。

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