Simone
追踪引力波引力波的直接探测，不仅是为了验证爱因斯坦的广义相对论，而且将有助于揭开宇宙年轻时的面纱。近年来，这项工作正在天文学界有条不紊地展开。引力波的随机背景 (SGWB , Stochastic Gravitational-Wave Background) 起源于天体物理事件和宇宙大爆炸，事实上随机背景是许多种尚未辨明的引力波源贡献的叠加。在宇宙演化的最早期，所产生的引力波很难到达标准的天体物理观测站，但SGWB应该携带着早期引力波的独特信号。为了理解大爆炸后一分钟之内宇宙的演化，有必要直接测量SGWB能量密度的相对幅值。位于美国加洲理工学院的激光干涉仪引力波观测站(LIGO, Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) 近两年来一直正常运行, 先后有来自世界80 多个研究机构的科学家（组成了LIGO协作组和Virgo协作组）在这里工作。最近，他们联名在Nature周刊上发表文章，报告两年来的观测数据以及由此导出的SGWB相对幅值。按照宇宙临界能量密度作归一化处理，在LIGO频带(~100 Hz附近)，SGWB的能量密度上限是6.9 ×10 - 6 。这一结果减小了以往间接测量（取自大爆炸后核合成的结果——氦丰度，或取自宇宙微波背景辐射 ）给出的对SGWB能量密度的限制（小于1.1×10 - 5）, 大大增加了地面观测站直接探测到引力波本身的实验预期。引力波的直接探测难度非常大。两块测试重物（熔融石英，每块11kg）相隔约4000m，引力波探测要求的测量精度是，在4000m 的尺度上测出10 - 13cm 量级的长度变化。专家认为，在这次工作中，LIGO协作组和Virgo协作组做出了里程碑式的贡献，尽管引力波本身的直接探测还需要进一步的努力。引力波的出现始于宇宙年龄的10 - 43秒；大爆炸后的10 - 38 秒，暴涨周期开始；在大约10 - 11秒时刻，弱电相互作用开始破缺，相变导致它分成截然不同的电磁相互作用和弱相互作用。所有这些过程和机制，都会在我们今天的探测中留下印记。引力波存在的间接证据来源于对Hulse–Taylor双星的观察。它们是一对中子星，其中之一是脉冲星，两者围绕着公共的质量中心运转。观察表明，它们的轨道能量损失与广义相对论的预言（基于引力波发射）精确相符。然而，引力波的直接探测仍是必须的，它将告诉我们：引力波是否以光速传播，以及关于极化态的细节。在大爆炸之后的380,000年期间，宇宙对于电磁辐射是不透明的，然而引力波可以在任何时间自由地穿越整个时空。这将使人们有可能通过引力波了解早期宇宙的信息。另一方面，引力波实验还将有助于黑洞研究，因为发生地的密度越高，引力波产生的效率就越高，而致密是宇宙极早期状态和黑洞共同具有的特性。预计，下一代的LIGO（将于2014年投入运行）和Virgo探测器将保证能够直接探测到双星系统的引力波信号。未裂毕来早唤，其他的间接探测手段包括：脉冲星编时阵列（Pulsar-timing arrays）；最近发射的普朗克卫星——它将通过宇宙微波背景辐射极化的印记探测来自暴涨期的超低频引力波。此外，直接探测也有向空间发展的计划，即建造空基的激光干涉仪空间天线（Laser Interferometer Space Antenna，LISA)。它将操作在较低的频率窗口，对于探陆源凯测双星系统和超大质量黑洞特别有利。（戴闻 编译自 Nature 460 (2009) : 964和990）
