LIGO的高精度从何而来
天文上的单位,数字都特别大,但是引力波又往往很小。比如以地球的质量,产生的引力波只有200瓦,这是一个非常非常小的数字,而这200瓦在以光年计的距离尺度上,会微弱到几乎不可测量。这和我们看不到很多星星发出的微弱到光,必须借助望远镜一样。
LIGO的原理
因此,要探测到引力波,就有两个条件:1,辐射出来的引力波到达地球的时候信号依旧足够强;2,探测引力波的设备要足够精密。事实上,LIGO的精度极高,能探测到千分之一个质子直径尺度上的变化,这是因为只有这个精度,才能探测到“很强”的引力波。也就是0.000000000000000000001米尺度上的变化。
引力波如何探测?上面这张图就是LIGO的一个天文台,可以看到有两个相互的垂直的臂,它们每个臂的长度有4公里,大功率激光器发出的很纯的激光,在里面要反射50次左右。为了尽可能的抵消热变化带来的误差,这两个臂里面要抽成真空度极高的真空,内部的大气压只有10的-12次方。
LIGO内部,相当复杂与精密,科研人员的装逼酷似英特尔无尘车间的工作人员
LIGO探测到的引力波信号,来自两个不同的观测站,有极高的相似度,并于预言相符合
抵消掉这些因素,由于两个臂是垂直的,因此对于引力波,会产生垂直和水平两个方向上不同的影响,哪怕这个影响远小于质子的直径,这些变化导致激光干涉的条纹就会发生变化,被仪器记录下来。
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