引力波探测现状要点

一是国际引力波研究现状二是国内引力波研究现状目录catalogueEPPTsoftware幻灯片辅助设计软件地面引力波探测装置：LIGO、Virgo、GEO600、TAM300、KAGRA空间引力波探测装置：LISA(eLISA)、EDCIGO太极计划天琴计划阿里计划•CurrentoperatingfacilitiesintheglobalnetworkincludethetwinLIGOdetectors—inHanford,Washington,andLivingston,Louisiana—andGEO600inGermany.TheVirgodetectorinItalyandtheKamiokaGravitationalWaveDetector(KAGRA)inJapanareundergoingupgradesandareexpectedtobeginoperationsin2016and2018,respectively.AsixthobservatoryisbeingplannedinIndia.Havingmoregravitational-waveobservatoriesaroundtheglobehelpsscientistspindownthelocationsandsourcesofgravitationalwavescomingfromspace国际引力波研究现状国际引力波研究现状•LIGO天文台是由美国国家科学基金资助,由加州理工和麻省理工构思、建造并运行的。•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各国家的1000多名科学家。LSC中的90多所大学和研究所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。Albert-Einstein-Institut:马克斯普朗克引力物理研究所/阿尔伯特爱因斯坦研究所（德国）（56人）CaliforniaInstituteofTechnology:加州理工大学（79人）CardiffUniversity：卡迪夫大学（英国）（25人）HanfordObservatory：汉福德天文台（38人）LivingstonObservatory：利文斯顿天文台（37人）MassachusettsInstituteofTechnology：麻省理工学院（37人）UniversityofBirmingham:伯明翰大学（英国）（29人）UniversityofGlasgow：格拉斯哥大学（英国）（61人）UniversityofWesternAustralia：西澳大学（澳大利亚）（21人）1970s:激光干涉引力波探测可行性分析，1972MIT发表了公里级探测器构想，并评估了噪声主要来源。1979：国家基金会为加州理工学院和麻省理工学院的激光干涉仪的研究和发展建立基金1983：麻省理工学院和加州理工学院向国家基金会提交了详细的工程研究1990：国家基金会同意LIGO建设1992：LIGO选址在华盛顿州汉福德和路易斯安那州的利文斯顿，加州理工学院与国家基金会签署协议1994：两个观测站开建1997：LIGO科学合作组织组成1999：举行就职典礼2001：第一次同步操作两个LIGO和GEO600干涉仪2002-2003：搜集LIGO、GEO600、TAMA300干涉仪的数据2004：国家基金会同意增强型LIGO设计2005：LIGO设计成功，开始两年的数据记录2007：与Virgo开展合作2008：增强型LIGO器件开始建造2010：总结第一版LIGO，开始增强型LIGO安装2011-2014：增强型LIGO安装测试2014：增强型LIGO安装完成2015：9月增强型LIGO开始首次观测2016：2月首次观测结束重要成就：在2015年9月14日北京时间17点50分45秒，LIGO位于美国利文斯顿与汉福德的两台探测器同时观测到了GW150914信号。这个信号首先由低延迟搜索方法来识别（这种搜索方法并不关心精确的引力波波形，它通过寻找可能为引力波的某些特征迹象来较快速地寻找引力波），在仅仅三分钟之后，低延迟搜索方法就将此作为引力波的候选事件汇报了出来。之后LIGO干涉仪获得的引力波应变数据又被LSC的数据分析专家们拿来和一个海量的由理论计算产生的波形库中的波形相对照，这个过程是为了找到和原数据最匹配的波形，也就是通常所说的匹配滤波器法。图7展示了进一步数据分析后的主要结果，证实了GW150914是两个黑洞并合的事件未来方向：目前并没有看到LIGO详细的发展规划，但其团队发表在《PhysicalReviewLetters》上的文章，在后面的OUTLOOK部分，它们提到了后续的计划：•Effortsareunderwaytoenhancesignificantlytheglobalgravitational_wavedetectornetwork[117].TheseincludefurthercommissioningoftheAdvancedLIGOdetectorstoreachdesignsensitivity,whichwillallowdetectionofbinarieslikeGW150914with3timeshigherSNR.Additionally,AdvancedVirgo,KAGRA,andapossiblethirdLIGOdetectorinIndia[118]willextendthenetworkandsignificantlyimprovethepositionreconstructionandparameterestimationofsources.也就是说，LIGO团队的后续计划还是主要在扩展全球的观测网，提高观测精度，以此来观测更多的样本，配合其他波段的观测设备，获取更多信息InFall2016,theywillstartanotherobservingrun,havingmadesomeimprovementsintheperformanceofthedetector,whichisalreadythebestintheworldbyfarbutisonlyataboutone-thirdofitsdesignsensitivity.•Virgo位于意大利的比萨，主要参与单位是法国科学研究中心和意大利核能物理研究所，该实验装置有法国和意大利共同出资建设。目前Virgo正在更新换代更新，期望达到LIGO实验装置的灵敏度。预计2016年可以全面运营。网址：匈牙利荷兰波兰法国意大利•Virgo2016-2020年计划ThefirstversionofVirgo,coulddetectgravitationalwavesignalsfromthecoalescenceofabinaryneutronstaruptoadistanceof30millionlight-years。However,thesensitivityofAdvancedVirgowillallowustoobservegravitationalwavesourcestentimesfurtherawayandexploreavolume1000timeslargerthanbefore.Insuchalargevolume,thedetectionofagravitationalwaveeventwillbewaymoreprobable.Infact,onecouldexpecttodetectatleastonegravitationalwavesignalpermonthorevenperweek.•Virgo的一些技术SomeofthekeyimprovementsofAdvancedVirgoare:•Thesuspensionsystem,whichisfundamentaltoreduceseismicnoise.InAdvancedVirgothemirrorsattheendofthetubeswillremainquietevenduringamoderateearthquake!•ThenewmirrorsofAdvancedVirgohavethebestqualityintheworld.Thedefectsontheirsurfacearekeptbelowonenanometer(amillionthofamillimeter).Also,theyreflectivityisexactlyasrequestedbytheinitialdesign.Themirrorsattheendofthetubeshaveareflectivityof99.999%,andleaktowardtheexternalbenchesonly4partpermillionofpower,inordertocontroltheinterferometerperformance.Theinputandrecyclingmirrors(LINK)havereflectivitymuchlessthan100%,accordingtotheirfunction.•Laserbeamwillpropagateinanultra-high-vacuumimprovedbyafactortenwithrespecttoVirgo:theresidualpressureinthetubeswillbeamillionthanatmosphere.ThetubesofAdvancedVirgo(7000m3)willbethelargestUltra-High-VacuumsysteminEuropeandthethirdintheworld,justafterthetwoofLIGO.•Theelectro-opticalsystemsaremuchimprovedandmakethehigh-powerlaserbeamsperfectlystableandcontrollableinwavelength,power,andshapeofthebeam.hungary•GEO600位于德国的汉诺威，由德国的普朗克研究所和英国格拉斯哥大学支持修建。•GEO600isa0.6km(600m)interferometerlocatednearHannover,Germany.ItisfundedbyacollaborationofboththeGermanandBritishgovernments.Thisworkinggravitationalwavedetectoralsoservesasatestsitetodevelopadvancedinterferometerandopticalsuspensionsystemsforuseinfutureimproveddetectors.AnagreementbetweentheGEOcollaborationandtheLIGOScientificCollaborationensuresthejointanalysisofdata,andmakesallmembersoftheGEOcollaborationalsomembersoftheLIGOScientificCollaboration(LSC).•TAMA300,位于日本三鹰市，主要参与单位是：国立天文台，宇宙研究所TAMA300目标：（来源：官网）TAMA300灵敏度：Japaniscurrentlybuildinga3kminterferometerinsideoftheKamioka（日本神冈）mine(thismineisalsohometoother