先来简单了解一下LIGO探测引力波的原理。LIGO利用光的干涉原理来探测引力波，本质上可以说它是一台高精度的迈克尔逊干涉仪。当年迈克尔逊干涉仪的测试结果证实了以太不存在以及光速不变性，这为狭义相对论的问世奠定了重要的基础，由此才有可能出现更为后来的广义相对论。
在LIGO中，激光通过分光器分成两束光，分别沿着两条干涉臂行进，然后被反射回来。两束光再次经由分光器汇集，最终来到接收器上。控制好两条干涉臂的长度，可以使到达接收器的两束光刚好相消干涉。如果引力波经过干涉臂，其中有条会被拉伸，有条会被压缩，接收器上就会产生光干涉信号，这样可以得知引力波经过。另外，LIGO干涉臂的长度为4公里，但为了检测出仅有质子直径千分之一的长度变化，理论上干涉臂的长度要达到750公里。因此，在实际操作中，两束光在干涉之前会被来回反射，使得最终光的行程达到了1600公里。
上面讲了这些就是为了说明一下LIGO对振动的响应极其敏感，所以必须要去掉除引力波之外的任何振动。对此，LIGO有两套系统可以实现隔振功能——主动阻尼和被动阻尼隔振系统。
首先是主动阻尼隔振系统。地震、人类在地面上的生产和生活都会产生一些振动，LIGO中配备了专门的传感器，可以探测这些振动频率。然后，通过计算机算出相反的振动来产生抵消的效果。
Credit: LIGO Lab/Caltech
其次是被动阻尼隔振系统。LIGO使用的镜子悬挂在一种4阶钟摆系统上，由直径0.4毫米的熔融硅氧玻璃纤维连接在一起，这种隔振系统能够有效吸收各种振动。
另一方面，根据广义相对论，通过计算机可以精确模拟出不同天体合并所产生的引力波波形。然后，再与接收到的引力波波形进行对比，这样就能确定是由什么天体合并而发出的。在确定产生引力波的天体之后，通过广义相对论就能知道引力波在被释放出来时的强度有多高，再结合接收到的引力波强度，就能确定引力波源距离我们有多远。
联系客服
