巨大的引力波检测器可以听到宇宙的杂音

在5年前，物理学家在首次检测到引力波时，在宇宙中打开了一个新窗口，在空间本身的涟漪当大规模的黑洞或中子恒星碰撞时，空间本身就会出发。即使发现发现倒入，研究人员已经规划了更大，更敏感的探测器。福特与法拉利的竞争出现了，与美国的科学家们只是提出更大的探测器，以及欧洲的研究人员追求更激进的设计。

“现在，我们只是抓住了最乱，最响亮的事件，但是通过宇宙嘀咕着多大，”加州州立大学的天体物理学家，富勒顿的天体物理学家，他们正在努力工作。 Partocia Tearcho（Caltech）的物理学家David Reitze表示，物理学家希望拥有2030年代的新探测器，这意味着他们现在必须开始计划。 “引力浪潮发现已经迷住了世界，所以现在是思考接下来的事情是一个美好的时机。”

电流检测器是称为干涉仪的L形仪器（见下图）。激光在悬挂在每个臂的任一臂的镜子之间反弹，并且一些泄漏通过在L的弯曲处泄漏。在那里，光以取决于臂的相对长度的方式干扰。通过监测干扰，物理学家可以发现传递的重力波，这通常会通过不同的量制造臂的长度。

为了夯实其他振动，干涉仪必须容纳在真空室中，并且从复杂的悬架系统中悬挂的重镜。为了检测到空间的微小拉伸，干涉仪臂必须长。在激光干涉仪重力波观测台（Ligo）中，路易斯安那州的双单词和华盛顿州从两个黑洞彼此旋转的第一引力，臂长4公里。欧洲在意大利的处女座探测器具有3公里长的武器。尽管探测器的尺寸，引力波通过质子的宽度将其手臂的相对长度改变。

Ligo和Virgo发现的几十个黑洞并购已经发现，恒星质量黑洞，当大规模的恒星坍塌时创造的，比预期的理论家更多样化。 2017年，Ligo和Virgo交付了另一个启示，检测了两个中子星螺旋桨，并警告天文学家在天空上的合并位置。在几小时内，所有类型的望远镜都研究过由此产生的“千洛瓦巴”的后果，观察爆炸伪造了丰富的重子。

研究人员现在想要一个探测器10次更敏感，他们说会有令人沮丧的潜力。它可以发现可观察到的宇宙内的所有黑洞并发均匀，甚至在第一颗星之前的时间返回到第一颗星的时间，以寻找在大爆炸中形成的原始黑洞。它还应该发现数百千诺瓦狗，露出中子恒星中的超声物的性质。

镜像波捕集器作为巨大物体，如黑洞在光速下旋转，它们在叫做引力波的空间中发出涟漪。通过波将通过不同的量延伸干涉仪的臂，产生与波同步的光信号。镜子分束器信号探测器镜像大型新想法当前引力波探测器（红色）是巨大的。科学家希望建立下一个（蓝色）更大，更复杂。引力波黑孔Spacetime Ligo 4公里处女座3公里Kagra 3 km Golden Gate Bridge 2.7公里宇宙探险家40 km einstein望远镜10公里激光

这款梦想机器的美国愿景很简单。 “我们只是让它变得真的很大，”读取的设计宇宙探险家，一个带有臂40公里的干涉仪，Ligo探测器缩放了10倍。 “Cookie Cutter Design”可能使美国能够提供多种广泛分开的探测器，这将有助于确定天空的源，因为Ligo和处女座现在，CALTECH的物理学家说，他指导了Ligo建造。

选址如此猛犸波捕手可能很棘手。 40公里的武器必须是直的，但地球是圆形的。如果L的弯曲坐在地面上，则干涉仪的末端可能必须在30米高的PERMS上休息。所以，美国研究人员希望找到可能更自然地容纳结构的碗状区域。

相比之下，欧洲物理学家设想一个称为爱因斯坦望远镜（et）的单个地下引力波天文台，这将是全部的。 “我们希望实现能够举办50年来举办所有演进的基础设施，即意大利国家核物理研究所的物理学家Michele Punturo说，佩鲁贾国家核物理学研究所和ET指导委员会联合主席。

ET将包括多个V形干涉仪，其臂10千米长，布置在地下的等边三角形，以帮助屏蔽振动。在干涉仪指向三个方向上，ET可以确定引力波的极化 - 它们伸展空间的方向 - 帮助定位天空上的源并探测波浪的基本性质。

隧道实际上会追上两套干涉仪。 Ligo和Virgo HUM检测的信号在每秒大约10到2000周期的频率下，并作为一对物体螺旋一起上升。但是拿起较低频率的仅几十周期将开辟新领域。为了检测它们，使用较低功率激光器和镜子冷却到近绝对零的第二干涉仪将在ET的每个角落中嵌入。 （这种镜子已经在日本的Kamioka引力波检测器（KAGRA）中使用3公里的武器，并且努力赶上LIGO和处女座。）

通过去较低的频率，ET可以像太阳一样检测到数百次黑洞的合并。 Marica Branchesi（意大利Gran Sasso科学研究所的天文学家Maricon Branches）说，它也可以在实际合并之前捕捉到克罗尼瓦省爆炸的天文学家预警。 “早期排放[光]非常重要，因为那里有很多物理学，”她说。

Punturo说，ET应该成本为17亿欧元，包括隧道和基础基础设施的9亿欧元。研究人员正在考虑两个网站，一个近在咫尺的比利时，德国和荷兰在撒丁岛岛上见面和另一个地方。该计划正在审查欧洲研究基础设施战略论坛，这可以将ET与今年夏天的待办事项列出。 “这是一个重要的政治步骤，”Punturo说，但不是最终批准建设。

美国提案的成熟程度不那么成熟。研究人员希望国家科学基金会为设计工作提供6500万美元，因此可以在20世纪20年代中期进行亿美元机器的决定，杨莎说。物理学家希望拥有宇宙探险家和2030年代中期的ET运行，同时作为计划激光干涉仪空间天线，一个三个航天器数百万公里的星座，将感知来自超大频率的远低频的引力波星系中心的洞。

推动新的引力波检测器不一定是竞争。 “我们真正想要的是拥有et和宇宙探险家，理想情况下，即使是第三个类似敏感度的探测器，也是在ET的大学的物理学家斯特凡·希尔德说。然而，Reitze Notes认为，时间和成本可能“推动设计的融合和简单。”而不是福特和法拉利，也许物理学家将最终建立一些奥迪斯。