如何探測引力波

最近物理界被引力波被探測到的傳言搞得沸沸揚揚，因為這著實是一件了不得的事情啊！如果你還不知道發生發生，猛戳《一則引力波的最新消息》惡補一下吧。

今天我就簡單的給大家普及一下在那則最新消息里提到的激光干涉引力波天文台（LIGO）是如何探測引力波的。

下圖就是此次傳言的主角LIGO，一個L型的探測器，兩個互相垂直的長臂，長為4000米。至從2002年開始就肩負著尋找引力波的艱巨使命。去年的時候進行了一次全面的升級。

通過四張圖，你就能完全了解LIGO的運作原理。當然，實際去探測分析的過程卻並沒有想像中那麼容易了。

從下圖我們看到，一束激光被分成兩束，並沿著兩臂傳播。探測器的管道採用不鏽鋼製成，激光在管道內的真空傳播。

在兩臂的末端設有反射器鏡，激光遇到反射鏡後返回到分束器。我們看到當兩束激光返回分束器的時候，光的波長是相等的，兩束光相遇時發生干涉，並完全抵消，也就是相消干涉。所以，我們可以預期在實驗裝置中的光子探測器不會看到任何的光。

但是，如果這個時候引力波出現，那情況就完全不同了。引力波會使時空扭曲，這就意味著，兩臂的長度將受到影響，一個臂會輕微長於另一個臂。有節奏的對兩臂拉升和擠壓會持續到引力波完全通過。

如果兩臂不再等長，當激光返回分光束並進行干涉的時候它們不再完全相消。那麼光子探測器就會記錄到干涉圖樣。但是這樣的變化是非常小的，這也正是為何引力波如此難以被探測到。

雖然LIGO的科學家到目前為止並沒有對此傳言進行任何肯定或否定。但我們知道他們正在努力地分析數據並最終會給我們一個答案。