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如何探测引力波?

【陈孝良:人类可以“听到”的引力波】

美国东部时间2015年9月14日5时51分,位于利文斯顿的探测器首先传出撞击声,7毫秒后,汉福德的探测器也传出撞击声。这意味着有引力波传到了地球,并被美国的“激光干涉引力波天文台”(LIGO)的两台孪生引力波探测器探测到。

下图显示了GW150914的频率在0.2秒内从35赫兹迅速增加到150赫兹,时间相差7毫秒,这个时间差与光或者引力波在两个探测器之间传播的时间一致。

35赫兹到150赫兹,这个频段实际上是人类可听到的低频声音,所以才会在激光干涉探测中产生上述类似撞击的声音出现。LIGO给出了这个信号片段。但是,用手机喇叭和耳机播放的朋友们就别尝试了,这个频段普通手机喇叭和耳机是很难播放出来的,需要接到一个专业音响系统中才能感受到人类首次探测到引力波的喜悦!【阅读原文】

【岳东晓:黑洞狂舞之声——引力波畅想曲】

1960年代,美国物理学家约瑟夫-韦伯 (Joseph Weber) 设计了一组实验,通过观测金属铝圆柱体的振动来观测引力波。

韦伯的努力鼓舞了后继者。

 

LIGO是一个L型的激光干涉仪,L型的每个臂长为4公里,里面抽成超高真空。建造这么个观测站耗资数亿美元,每年运行费用数千万。从2002年建成后运行8年,一直没有探测到引力波。经分析总结之后,认为必须升级提高灵敏度。于是又投入数亿美金,进行升级改造。终于非常肯定地探测到了引力波。

这次LIGO探测的引力波最大的信号为十万亿亿分之一。这是个什么概念呢? 探测器的臂长是4000米,这个长度的十万亿亿之一是400亿亿分之一米,而一个氢原子的半径约为400亿分之一米。也就是说,LIGO探测到的长度最大变化只有一个氢原子半径的一亿分之一。其效应如此之小,引力波的概念爱因斯坦在100年前提出,到今天才被探测到也就并不奇怪了。【阅读原文】