“室女座”實(shí)際上是一個(gè)極其精密的光學(xué)儀器，它通過(guò)激光干涉的方法，以超乎想像的精度來(lái)測(cè)量引力波引起的空間的變化。
與金屬塔相連的是兩條長(zhǎng)度為3公里的隧道，里面各埋有直徑l．2米的鋼管。在每條鋼管的兩端各有一面反射鏡。當(dāng)一分為二的兩條激光束分別進(jìn)入兩個(gè)垂直的隧道后，激光束將被鏡子來(lái)回反射幾十次。這種結(jié)構(gòu)叫做法布里──珀羅腔。這樣，光束最終在鋼管中實(shí)際通過(guò)的路程相當(dāng)于120公里。最后，這兩束光線將匯合到一起并發(fā)生干涉現(xiàn)象，其結(jié)果是根據(jù)兩束光線經(jīng)過(guò)的路程不同呈現(xiàn)明暗變化。如果沒(méi)有外界干擾，這個(gè)亮度將維持不便。
兩顆中子星的碰撞
圖為兩顆中子星相撞的模擬圖。在兩顆中子星相互接近也會(huì)產(chǎn)生引力波，射電脈沖雙星PSR1913+16就是一例。由于輻射引力波消耗了雙星的動(dòng)量，最終使它們發(fā)生碰撞產(chǎn)生較強(qiáng)的引力波。通過(guò)觀察PSR1913+16，科學(xué)家間接證實(shí)了引力波的存在。
如果有引力波通過(guò)“室女座”，那么它將會(huì)引起時(shí)空距離的微小變化。由于兩束光線是垂直的，所以引力波對(duì)它們的影響不同，最終導(dǎo)致匯合的光線亮度發(fā)生變化。通過(guò)觀測(cè)這個(gè)亮度變化我們就可以檢測(cè)到引力波。那么“室女座”可以察覺(jué)到多大的長(zhǎng)度變化呢？“室女座”的負(fù)責(zé)人阿達(dá)爾伯爾托?賈佐托告訴我們：“我們的天線具有前所未有的靈敏度。它可以感知的兩點(diǎn)之間距離的變化相當(dāng)于質(zhì)子直徑的1‰，也就是一百億億分之一米�！�
賈佐托說(shuō)：“為了達(dá)到這樣的精度，我們采用了最先進(jìn)的技術(shù)。在沒(méi)有現(xiàn)成技術(shù)時(shí)，我們要自己發(fā)明新的方法。”科學(xué)家在建造“室女座”時(shí)遇到的最大難題就是背景干擾，也就是由諸多原因造成的設(shè)備震動(dòng)。為了消除這種震動(dòng)，他們?cè)O(shè)計(jì)與制作出了超級(jí)衰減器，也就是那種復(fù)擺結(jié)構(gòu)。而激光器、鏡子和傳感器都懸掛在它上面。但單靠這一措施還不足以消除全部的干擾。賈佐托解釋說(shuō)：“制造鏡子的材料物質(zhì)本身就在不斷地產(chǎn)生干擾。這里指的是原子的熱擾動(dòng)，它引起原子位置的變化和引力波引起的效應(yīng)是同樣大小。我們?yōu)椤遗兄频溺R子具有最好質(zhì)量的表面（精度高達(dá)10納米），它們是用高純度的氧化鈦制造的，具有極高的發(fā)射率。當(dāng)激光射中鏡子后，只有百萬(wàn)分之一的光損失掉了。而光具有粒子性，所以激光本身也會(huì)干擾傳感器的功能。為了將這種干擾減低到最低限度，我們研制了新一代的超穩(wěn)定激光器，它發(fā)出的激光束的頻率非常穩(wěn)定�！�
在激光束穿梭往來(lái)的兩條3公里長(zhǎng)的鋼管內(nèi)部也將保持高真空狀態(tài)，因?yàn)榭諝獾拇嬖趯?huì)引起折射率的波動(dòng)，并可能改變光束的路徑。
此外，設(shè)備技術(shù)主任凡尼爾?埃納德還告訴我們：“在焊接導(dǎo)管之前我們還要將它們加熱到400℃以上，以便將氫原子驅(qū)趕出來(lái)。它們通常是隱藏在金屬結(jié)構(gòu)中，隨著時(shí)間的推移就會(huì)慢慢釋放出來(lái)，從而破壞高真空的環(huán)境。在完成組裝前，還要對(duì)每一鋼管再次加熱，使其內(nèi)部可能存在水珠蒸發(fā)掉�！�
事實(shí)上，“室女座”將是歐洲最大的真空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部的寂靜程度將超過(guò)在軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙飛船。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/959850.html
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