引力波是如何被探测到的，雷射干涉引力波天文台（LIGO）和室女座干涉仪探测器（Virgo）在其中起到了什么作用？ - 爱问百科

清华大学研究团队在引力波成功探测中作出贡献-清华大学清华主页· English Version 头条新闻专题推荐最新动态媒体清华综合时讯人才培养学术科研交流合作清华人物菁菁校园清华掠影视频清华清华广角清华史苑清华思客清华报刊新闻合集清华主页 - 清华新闻 - 头条新闻 - 正文分享引力波成功探测——爱因斯坦百年预言证实！激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到双黑洞碰撞产生的引力波，开启了探索宇宙的新窗口。作为中国大陆唯一LIGO科学合作组织成员，清华大学研究团队作出贡献。清华新闻网2月12日电 2016年2月11日，美国国家科学基金和欧洲引力天文台召开对外新闻发布会，正式宣布有史以来，科学家第一次直接观测到了来自遥远宇宙的剧变事件所产生的时空涟漪——引力波。这一探测证实了阿尔伯特·爱因斯坦1915年发表的广义相对论的一个重要预言，并开启了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口。引力波携带了产生它的经历异常激烈天体物理过程的天体源信息，同时引力波还携带了揭示引力本质的信息，这些信息是其它类型信号所不能获得的。物理学家们确信他们探测到了来自两个黑洞最后并合瞬间的引力波，这两个黑洞的并合最终形成了一个更大质量的快速旋转的黑洞，这一现象长久以来就被理论预言，然而在此之前从未被观测到。这一引力波信号于世界协调时间2015年9月14日9：51（北京时间当天下午17：51），由分别位于美国路易斯安那州列文斯顿（Livingston, Louisiana）和华盛顿州汉福德（Hanford, Washington）的激光干涉引力波天文台（LIGO）的一对探测器同时探测到，该台由美国国家科学基金资助，由加州理工学院和麻省理工学院构思、建造并运行。这一发现是由LIGO科学合作组织（包含GEO合作组织和澳大利亚干涉引力天文协会）以及室女座引力波探测器（Virgo）合作组织共同完成，数据来自两个 LIGO探测器。本次发现被物理评论快讯（Physical Review Letters）期刊接受发表。分别位于Livingston和Hanford的LIGO探测器以及它们分别探测到的引力波信号。两个探测器距离3000公里（相当于光速传播10毫秒）。这一引力波首先到达Livingston探测器，7毫秒之后到达Hanford探测器，这意味着引力波源位于南半球天区。另外，根据这一观测信号，LIGO科学家算出事件发生在13亿年前，两个黑洞分别为29和36倍太阳质量，在不到1秒的时间内将大概3个太阳质量的物质转化为了引力波，峰值功率输出大概相当于可见宇宙总功率的50倍。 LIGO的研究工作由LIGO科学合作组织（LSC）完成，这一合作组织包含来自美国和其他14个国家的1000多名科学家。LSC中的90多所大学和科研机构参与研发了探测器所使用的技术，并分析其产生的数据；在组织中，有约250名做出重要贡献的成员是学生。LSC探测网络包括LIGO和GEO600探测器。GEO团队包括来自于德国马克斯—普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所（AEI）），汉诺威莱布尼兹大学与格拉斯哥大学，加迪夫大学，伯明翰大学，其他英国的大学以及西班牙的巴利阿里群岛大学的科学家。 LIGO这种用激光干涉探测引力波的方法最初是在上世纪80年代提出的，主要的提出人有麻省理工学院物理学荣休教授雷纳·韦斯（Rainer Weiss），加州理工学院的理查德·费曼理论物理学讲座荣休教授基普·索恩（Kip Thorne）以及同样来自加州理工学院的物理学荣休教授罗纳德·德雷弗（Ronald Drever）。室女座引力波探测器（Virgo）的研究工作由Virgo合作组织完成，这一组织包含250多名物理学家和工程师，分别隶属于19个不同的欧洲的实验室，包括法国国家科学研究中心（CNRS）的6个研究所、意大利国家核物理研究院（INFN）的8个研究所、2个荷兰国家核物理及高能物理研究所、匈牙利维格纳研究所，波兰引力研究组和放置室女座引力波探测器的欧洲引力天文台。这一发现得益于高新激光干涉仪引力波天文台（Advanced LIGO）探测能力的大大提升。相比于第一代LIGO探测器，Advanced LIGO的重要升级工作使得仪器的灵敏度大大增强，从而可以大大增加可探测的宇宙空间，也直接导致在其第一次观测运行中发现引力波。美国国家科学基金会主导了高新激光干涉的财政支持。德国的马克斯—普朗克学会，英国科学与技术设施委员会和澳大利亚研究基金会等资助机构均作出了重要支持。使高新探测器灵敏度大大提高的几项关键技术由德国—英国的GEO合作组织开发并测试。主要的计算机资源由AEI的Atlas机群，LIGO实验室，雪城大学和威斯康星大学密尔沃基分校贡献。一些大学设计、建造并测试了Advanced LIGO的关键部分：澳大利亚国立大学、阿德莱德大学、佛罗里达大学、斯坦福大学、纽约哥伦比亚大学和路易斯安那州立大学。 2009年LSC接受清华大学为正式成员，清华大学目前是中国大陆唯一一个LSC成员。清华大学LSC研究团队由清华大学信息技术研究院研究员，清华大学天体物理中心兼职研究员，LSC理事会成员曹军威负责，研究团队还包括清华大学计算机系副教授都志辉和王小鸽等成员。研究团队着重采用先进计算技术提高引力波数据分析的速度和效率，参与了LSC引力波暴和数据分析软件等工作组相关研究。清华大学研究团队主要与麻省理工学院、加州理工学院和西澳大利亚大学等LSC成员合作开展工作，主要研究成果包括：GPU加速引力波暴数据分析和实现低延迟实时致密双星并合信号的搜寻；采用机器学习方法加强引力波数据噪声的分析；分析引力波事件显著性的系统误差等，研究成果发表在物理评论D等期刊。清华大学研究团队还参与构建引力波数据计算基础平台，开发的数据分析软件工具为LSC成员广泛使用。另外，六年多来研究团队作为LSC成员，LSC数据分析结果已经在自然、物理评论快讯、物理评论D等期刊上发表论文数十篇，按LSC国际合作规则，论文由全体成员署名，按作者姓氏的英文字母次序排序。清华大学LSC研究团队的工作获得了国家自然科学基金委和清华大学自主科研计划项目的支持。虽然国际上引力波科学研究和观测工作开展的如火如荼，中国在这方面的基础还相对薄弱，目前尚没有自主建设的引力波天文台。随着国际上引力波直接观测的成功和引力波天文学时代的开启，中国亟需自主建设引力波天文台，一是要脚踏实地从培养人才入手，二是要有开放合作的心态，充分借鉴国际上已有的研究和实验成果，三是要大力加强科学目标引领下的跨领域合作，才有可能带动一系列的技术创新和科学发现，进一步推动我国引力波科学研究的发展。供稿：信息技术研究院编辑：蕾蕾 2016年02月12日 13:04:19 相关新闻读取内容中,请等待... 最新动态关于我们 │ 友情链接 │ 清华地图 _│_意见反馈清华大学新闻中心版权所有，清华大学新闻网编辑部维护，电子信箱: news@tsinghua.edu.cn Copyright 2001-2020 news.tsinghua.edu.cn. All rights reserved.

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Moonshot回答

引力波是由天体运动产生的时空扰动，如同水面上的涟漪。探测引力波需要极其精密的仪器，因为引力波对空间的拉伸或压缩效应极其微小。雷射干涉引力波天文台（LIGO）和室女座干涉仪探测器（Virgo）是两个主要的引力波探测器，它们利用激光干涉仪来探测引力波。

LIGO由两个巨大的L形探测器组成，每个探测器都有两条互相垂直、长度为4公里的干涉臂。当引力波通过时，会非常轻微地改变这些臂的长度，导致激光在臂中传播的时间出现微小差异。通过测量这种差异，科学家可以探测到引力波的存在。LIGO在2015年9月14日首次成功探测到引力波，这一事件标志着引力波天文学的开端。

Virgo是一个位于意大利的引力波探测器，其设计和工作原理与LIGO类似，但规模略小。Virgo的加入极大地提高了引力波探测的准确性和可靠性，因为它与LIGO一起形成了一个探测网络，可以更精确地确定引力波源的位置。

LIGO探测器

探测引力波的原理是通过测量两个相隔遥远位置之间距离的微小变化。这种变化是由引力波通过时对时空的影响造成的。LIGO和Virgo通过精确测量这种距离变化来探测引力波。这些探测器的成功运行，不仅验证了爱因斯坦广义相对论的预言，还为人类提供了一种全新的观测宇宙的手段。通过引力波，我们可以研究黑洞、中子星等致密天体的并合事件，以及宇宙早期的物理过程。[1][2][3]。

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