官方：人類首次直接探測到引力波

北京時間2016年2月11日23:40左右，激光干涉引力波天文台（LIGO）的負責人David Reitze在發布會上宣布：LIGO發現了引力波。北京時間2015年9月14日，LIGO位於美國路易斯安那州和華盛頓州的兩個探測器，同時觀察到了距離地球十幾億光年之外的一個遙遠星系中兩個黑洞發生並和所產生的引力波信號，置信度高達5.1倍標準差。自此，愛因斯坦的世紀交響曲終於寫上終止式，人類首次開始聽到宇宙的聲音。

根據廣義相對論，引力源於大質量物體和可塑的時空結構的相互作用。愛因斯坦的廣義相對論預測，加速運動的大質量物體，諸如碰撞的中子星和黑洞等，會對這樣的結構產生擾動，從而產生在整個宇宙中傳播的引力波。

而LIGO的建造，正是使用激光干涉的方法來探測引力波。如下圖，在LIGO的每個探測器中，激光分成兩束後各自通過互相垂直的4km長的管道，在平面鏡之間來回多次反射後互相干涉，從而測量時空變形。引力波穿過時，會對激光束路徑長度產生輕微擾動，然後探測器就能以10^22分之一的靈敏度記錄下這些擾動。負責這些實驗數據分析的是喬治亞理工學院的物理學家勞拉·卡多納蒂（LauraCadonati），她說，這相當於從太陽到半人馬座阿爾法星（距離太陽最近的恆星）的尺度上測量一根頭髮絲的粗細變化。

Illustration:NikSpencer/Nature

原先的LIGO探測器於1990年批准建造，從2001年開始收集數據，但什麼都沒有發現，直到2010年關閉等待升級重啟。升級後的LIGO稱為「高級LIGO」（Advanced LIGO），於15年9月開始運行，其改進中最重要的部分，就是更好地過濾了真正引力波之外的振動干擾。這一問題對於路易斯安那觀測站尤為重要，因為該觀測站位於利文斯頓一個林場的中間。任何樹木倒下都會對探測器產生擾動，因此為了「鎖定」激光束，即讓它保持準確的頻率振動，只能在晚上或周末進行實驗。在利文斯頓負責統領後續探測的物理學家布賴恩·奧賴利（BrianO』Reilly）指出，一列路過的火車對探測器的干擾可持續一小時之久。但現在，他說探測器可以連續幾天進行數據採集工作而不必擔心中斷了。

高級LIGO的靈敏度已經比之前提高了三倍，因此剛剛重啟就成功捕獲了引力波信號，成為科學史上里程碑的時刻。接下來的一年，將有一個位於義大利比薩附近的較小的法國-義大利探測器加入LIGO，它被命名為「高級Virgo」（AdvancedVirgo），價值2億歐元（2.26億美元），正處於升級階段。LIGO和Virgo團隊計劃把雙方數據整合起來，對彼此的探測結果進行核對。

LIGO科學合作組織的發言人加布里埃拉·岡薩雷斯（Gabriela González）表示：「這是令我們感到非常自豪的時刻，我們終於能夠聽到宇宙的聲音，而這僅僅是個開始。」

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