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引力波探测器升级重启,灵敏度提升25%

通过长达一年的系统改进和升级,科学家于11月30日正式重新启动了激光干涉仪引力波天文台(LaserInterferometerGravitational-waveObservatory,LIGO)双探测器。

过去一年中,科学家改进、强化了LIGO系统的激光器、电子设备以及光学设备等性能,最终使得LIGO天文台的灵敏度提高了10%到25%。科学家希望升级后的LIGO探测器能够探测到宇宙深处发出的更多、更频繁的引力波信号以及引发引力波信号的宇宙极端现象。

2015年9月14日,LIGO探测器首次直接探测到引力波,仅两天后(9月14日),科学家再次启动了升级版本的“高级LIGO”(Advanced LIGO)探测器——对初始LIGO系统的两个大型干涉仪探测器的升级,一个位于华盛顿州汉福德(Hanford,Washington),另一个距离路易斯安那州利文斯顿(Livingston,Lousiana)3,000公里。通过分析“高级LIGO”的探测信号,科学家确定所探测信号确实是引力波,产生于距离地球13亿光年处的两个巨型黑洞的合并。

仅在三个多月后,2015年12月26日,LIGO探测器再次探测到一例信号,经过科学家解码确认为第二例引力波信号,产生于宇宙更远一点处——距离14亿光年之远——的另一例黑洞合并。

现在,LIGO科学合作(LIGO Scientific Collaboration,LSC)成员希望通过对LIGO系统的最新升级,能够检测到由黑洞碰撞以及其他宇宙极端现象产生的更频繁的引力波信号。

麻省理工学院新闻中心(MIT News)对麻省理工学院LIGO项目副主任、LIGO项目探测器首席科学家彼得·弗雷斯切尔(Peter Fritschel)进行了独家专访,探讨了LIGO项目的最新进展。

问:LIGO探测器下线停机后,进行了哪些改进和升级?

答:两个探测天文台进行了不同的改进。

对于路易斯安那州利文斯顿的探测器,主要对真空系统内部做了大量改进工作,更换或添加新组件。举个例子,每个探测器都包含四个测试质量块,用于响应通过的引力波,安装在复杂的悬挂系统中以保证将其与局部环境隔离开。前期测试表明,在这些悬挂块的振动模式中,其中两个振动模式引起的振荡会影响LIGO系统的性能,妨碍探测器以最佳工作灵敏度进行探测。因此,我们设计并安装了一些调谐被动阻尼器来减小这些模式的振荡幅度。这项改进有助于利文斯顿探测器以其最高灵敏度长时间运行。

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