先進LIGO設施升級過程中,工程師正在工作
先進LIGO探測器
從本質上而言,“先進LIGO”系統採用的探測手法是相當簡單而直接的,它利用了引力波輻射的本性和它最重要的性質之一。引力波會造成空間的拉伸或壓縮,其頻率和強度取決於形成這種引力波的天文事件所具有的一系列特徵,如兩個相互繞轉天體各自的品質大小、它們兩者之間的間距以及這一系統距離地球的遠近。
“先進LIGO”設施包括兩條互相垂直的長臂,長度均為4公里。將一束鐳射用分光鏡分成夾角為90度的兩束,然後兩束鐳射分別被4公里外的反射鏡反射回來併發生干涉,並且這樣的反射可以來回進行多次,從而大大增加鐳射運作的路徑長度。
由於頻率和波長完全一致,在正常情況下,這兩束鐳射應該是完全相同的,但是如果存在引力波作用,則會對這兩束鐳射的波長頻率産生影響,從而導致兩束鐳射在疊加的干涉條紋上出現改變。這樣的改變將能夠讓科學家們判斷兩個繞轉天體各自的品質大小、它們之間的間距以及這一系統到地球之間的距離等豐富的資訊。
先進LIGO包括兩處設施,分別位於美國西北部(華盛頓州)以及美國東南部(路易斯安那州)。如果這兩處設施均觀測到同樣的信號,那麼我們幾乎就能夠肯定我們的確是觀測到了引力波信號了。