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get_product_contenthtml ;;;; 重大科学项目的科研人员有时会获得公众的盛赞。当实时科行数据公布并被同行科学家仔细验证后,这些科研人员费尽心力和时间取得的成果会转化为公共财富,被世界各国媒体竞相报道。但是在15年9月14日以前,LIGO团队,也是激光干涉仪引力波天文台的科研人员,从未有这样的期望,没人想到50年来毫无成果的工作即将以一种意想不到的方式得到回报。 这项大规模的LIGO实验覆盖了美国两个广阔的站点,正行一项工程运行,并得到了世界各地1000多名科学家的支持。这是引力波天文台几天后投入运行前的例行技术测试。这是第八个也是后一个微调周期,之后事情才会变得有趣。在美国东部标准时间上午7点左右——正是英国时间的正午——封电子邮件已经发送给了感兴趣的各方,这标志着天文学自引入望远镜以来的变化的开始。 这,我们对宇宙的认识实现了飞跃。 重力探测 把LIGO称为天文台似乎过于轻描淡写了,但实际上它却是如此。LIG括两个相距3000千米(约1864英里)的巨大场地,这两相同的设施,一个在路易斯安那州的利文斯顿,另一个在华盛顿州的汉福德。两个场地都有一对4千米(约2.5英里)长的管子,直径1.2米,彼此成直角形成L形,激光沿着这对管子通过,在光束聚集形成光学干涉图样之前,多次被端部的镜子反射形成一组微小的干涉条纹,干涉条纹边缘微小的变化都可以被观察到。光束长度微小的变化也会被探测到,而这种变化应是在存在引力波的情况下发生的。1916年,阿尔伯特·爱因(Albert Einstein)曾预测过空间和时间结构中的涟漪,但从未被检测到。 这两个巨大的孪生系统括那些4千米长的金属管,其中几乎没有空气。空气分子的振动会散射激光束,将“噪声”引入监测的信号中。任何声音振动和气流冲击对悬挂于管端部的反射镜而言,都会影响其反射激光束。这些管道内的压力是大气层的万亿分之一,这需要连续抽气40天,在此期间,管道需要加热到150C以上才能从金属表面排出尽可能多的气体。 仅仅是为抽空管道做好准备花了极大的心思,在美国偏远地区安置精密设备也有很大的难度。这些管道很大,需要较长的时间建造,在此期间当地的野生动物都在此安了家。在利文斯顿当一位工作人员走过几近完工的管道时,他在管道内发现了黄蜂、黑寡妇蜘蛛、老鼠和蛇。这意味着它们含酸的尿液会在纯净的不锈钢上留下污点,当空气被抽干时,这些污渍会释放出蒸气,因此在管道实现真空环境之前需行大量的清洁工作(一旦涉及酸,“不锈钢”不会再“不锈”)。 尽管操作管内真空度很高,但它们的金属壁只有3毫米厚。如果没有沿着操作管设置的密集加强环,外部气压会压碎它们。每根管子的外部都是用混凝裹住的,这样做不是为了做真空防护,而是为了缓冲外部冲击。这好比一辆警车在夜间撞上汉福德天文台的一根管子,司机手臂骨折,但管子却完好无损。若空气涌入受损的管子中后果将是灾难的,由此产生的空气爆炸会摧毁大部分探测系统,造成价值数百万美元的损失。 由于长臂延伸出较长的距离,它们的支撑物必须随其长度逐渐度以适应地球的曲率。从其一端到另一端有超过一米的高度差,人们需要保持管子接近笔直。而这只是确保探测器正常工作要考虑的一个小问题,另一个更大的问题是振动。 为了应对环境中不可避免的振动,LIGO拥有一整套的实时反馈系统,用于监控各个部件的位置,并对机臂和其他部行微小的调整来应对变化。该系统可实现每分钟监控位置983000次,平均每0.000061秒一次。“隔震平台”处理的振动是比LIGO日常检测到的波级大100万倍左右的较大振动。 P2-5