欧洲开始设计第三代引力波望远镜

2011-5-26 10:33 来源: 中国科学院
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  在欧盟向一项设计研究提供300万欧元的资助后,物理学家日前公布了他们的引力波望远镜研制计划,该项目为研究宇宙打开了一扇新的窗口。

  研究人员希望耗资10亿欧元的爱因斯坦望远镜(ET)不但能够探测所谓的时空微脉动——在这10年里,许多探测器都希望能够实现这一目标,而且能够对形成它们的宇宙大灾难作出详细的观测——包括黑洞或中子星融合以及超新星塌陷。

  爱因斯坦望远镜的科学协调人、意大利佩鲁贾市国家核子物理研究所的Michele Punturo表示:“它将提供一幅与质量相关的宇宙补充图像。”

  根据阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论的预测,探测引力波的难度之大是出了名的。

  现阶段的探测器——包括美国的双子LIGO仪器、欧洲的Virgo和GEO600,以及日本的TAMA——迄今为止在这项研究中都是空白,尽管它们已经限制了来自不同电势源的引力释放。

  这些探测器通过让激光束沿着两个数千米长的正交臂反复弹跳而进行工作。

  当一个引力波穿越探测器时,它将压缩一条臂并伸展另一条臂,此时这两条臂所遇到的一部干涉仪将尝试测量这一微小的长度差异——甚至不足一个原子核的宽度。

  LIGO和Virgo目前正在进行版本升级,从而使它们的敏感度至少比原始水平增加10倍。

  研究人员希望这种第二代探测器在2015年联机后,每年能够探测数以万计的电势源。

  Punturo指出:“如果一个来源在1年后仍然没有被发现,那么不是理论就是探测器有毛病了。”

  爱因斯坦望远镜是第三代探测器的第一个代表,其目标是实现另一个10倍改进计划。

  爱因斯坦望远镜的探测臂将有10千米长,它们将被建造于地下100多米深的隧道中。这些隧道实际上将包含以不同频率操作的两部探测器,它们将共同覆盖可在地球上探测到的所有频率——从1赫兹到10千赫。

  研究人员希望,爱因斯坦望远镜的作用能够远远超过简单的电势源探测,以及辨别它们的一些属性。如果幸运的话,它将能够穿越宇宙的历史,回到宇宙微波背景辐射形成之前——当时的宇宙对于电磁辐射而言是不透明的。

  为期3年的爱因斯坦望远镜设计研究将有200多位科学家参与其中。研究人员现在的目标是组建自己的团队,并开始开发修建爱因斯坦望远镜所必需的激光、光学和机械技术。

  Punturo表示:“我们需要将这种概念的采集转化为一部实实在在的装置。”为了实现这一目标,研究人员将需要更多的资金,并且他们也必须同国家资助机构展开微妙的合作过程,从而为爱因斯坦望远镜的建设筹措资金。