了解引力波和LIGO干涉仪如何探测引力波

维姬·卡洛格拉:这是我们刚刚观察到的灾难性事件。两个黑洞，本来是一对，就像地球绕着太阳转一样，但现在因为引力波的发射，它们正在失去能量。它们越来越近，直到发生灾难性的并合，摧毁双星，形成一个新的黑洞。这本身就是我们作为宇宙观察者所探测到的最强大的事件。

我们现在正在经历的重大发现部分与引力波的直接观测有关，引力波直接从黑洞发射，并由地球上的仪器直接探测到。

谢恩·拉尔森:宇宙的结构是有形状的。你所认为的引力把你拉向宇宙中的一个大质量物体，宇宙的形状是弯曲的，你会掉向那个弯曲洞底部的任何东西。如果你是科幻小说迷，你可能听说过引力这个词。这来自于爱因斯坦对引力的描述，引力是空间和时间在一起的形状。当物体受到很大的引力时，它们会形成一个很深的引力洞，一口井，所以当你从井里掉下去的时候你会感受到重力。

所以引力波是其中的一部分。引力波是指时空的形状可以从宇宙的一个地方移动到另一个地方。

卡洛格拉:引力波是在爱因斯坦提出关于引力的惊人的、反直觉的、出人意料的、创新的广义相对论一年后被预测出来的。甚至当他做出这个预测时，他自己也写道，“是的，这些波一定会产生，但我们不可能探测到它们。”

拉森:如果你看LIGO的照片，它是一个巨大的L形。这个L型距离拐角处的建筑是4公里，从这一端到另一端是4公里，从这个角到另一端是4公里。我们一直在试着测量从这个角到两条手臂末端的距离。

我们的方法是，在l上上下来回地照射激光，我们记录激光从一个方向走到回来需要多长时间，我们比较一下，激光从另一个方向走到回来需要多长时间。如果我们用激光照射出去，它们同时回来，我们就知道臂的长度是一样的。

但如果引力波经过，它会拉伸其中一条臂。它使它变长。所以从其中一个手臂射出的激光需要更长的时间才能回来，它的同伴先回来了。我们知道引力波经过。

卡洛格拉:LIGO的科学合作本质上是一个跨学科的合作。我在西北大学领导的中心特别关注天体物理学如何与其他学科相互作用。我们西北大学的LIGO小组也是如此。

我的工作是天体物理学和数据分析。我的同事肖恩从事天体物理学和引力波谱的数据分析工作。我们的另一位同事不是天体物理学家，而是在西北大学从事电子工程的物理学家他专注于激光物理方面的研究。

这是办公室里一个普通的星期一。我整天都在西北大学的办公室开会，但我总是盯着电子邮件。我收到了几封带有花边新闻的邮件，说数据中有些奇怪的东西。有人看过这个吗?有人看过吗?

我结束了一天的工作，回家了，先接了我三岁的女儿，然后回家了。当我收到一条短信时，我正准备开始准备晚餐和摆桌子。我在想，肯定是那些奇怪的邮件。我的天啊。然后我放弃了一切，家庭和一切。

晚些时候，我意识到，我必须告诉肖恩，他是我在西北大学的合作者。所以那天深夜我给他发了邮件，当时已经快午夜了。我就知道谢恩会醒着，因为他总是醒着。我说，肖恩，你看到这些邮件了吗?

拉森:我没有。

卡洛格拉:然后我开始转发电子邮件给他，然后意识到，哦，哇。在我们的LIGO数据中有一个双黑洞引力波信号。

拉森:从那以后我们就没睡过觉。

KALOGERA:是的。

我发现我想掐自己一下，说:“这是真的吗?”

拉尔森:现在我们要做所有那些只有我们想象我们能做的事情，或者我们想做的事情。这就是我们现在要做的，最终，这个我们已经等待了100年的事情，我们知道我们能不能做到。所以从现在开始，一切都是科学。