VIRGO加入偵測重力波的行列

■位於義大利Cascina的VIRGO重力波偵測器,於八月一號正式加入LIGO,與LIGO現有的兩座重力波偵測器一起,加入偵測重力波的行列。

(Courtesy: N Baldocchi / The Virgo Collaboration)

2015年九月14日,LIGO的兩座偵測器首次偵測到了重力波事件,不但確認的重力波的存在,同時也開啟了重力波天文學的新研究領域。但是對物理學家來說,LIGO的兩座觀測站盡管靈敏,但還是有些缺陷。其中一個最大的問題就是,當眾偵測到重力波事件的時候,兩座偵測站沒有辦法精確定位出重力波的發生方向。要能夠達到相對精確的定位,科學家需要有三個偵測站的測量結果。這時,位於歐洲的VIRGO便補上了這個缺口。
VIRGO跟LIGO的兩座偵測站類似,都是一個L型的偵測器。兩臂長各三公里。兩束雷射同時向兩臂發射,並反射回來。在沒有受到外界影響的情況下,兩束雷射會相互抵銷。如果受到重力波的影響而造成反射鏡的擾動,那麼兩束雷射便不會抵銷,而可以藉此偵測到重力波。VIRGO在2011暫停運作以進行系統升級,其中最關鍵的部份是利用玻璃纖維來把重達40公斤的鏡子吊起來。這兩個分別位於兩臂底部,各40公斤的反射鏡就相當於是接受重力波的偵測器,因此需要相當小心,並盡量減低其雜訊。

VIRGO原訂今年三月便加入advanced LIGO(簡稱aLIGO)的偵測重力波行列,但是因為玻璃纖維過於脆弱,因此工程師把玻璃纖維換成金屬線來懸吊反射鏡。這個更換不但影響到了VIRGO的上線期程,同時也影響了VIRGO的靈敏度。儘管如此,VIRGO還是具有足夠的靈敏度能夠確認LIGO所偵測到的重力波事件。

aLIGO從2016年11月30日開始進行第二輪的觀測,預計今年八月25日結束。這時VIRGO也將跟著暫時關機,以進行進一步的升級,包括把金屬線換回玻璃纖維。整個系統預計明年春天再次上線,並加入aLIGO秋天開始的第三輪的觀測。

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  2. Physics World 2017/08/02: VIRGO joins gravitational-wave hunt

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作者:陳勁豪 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位,研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。

 

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