沿著引力波探測器的右臂進行的汽車旅程需要整整 10 分鐘，與雷射束（檢測時空中的這些漣漪所需）完成相同旅程所需的 10 微秒相比，這簡直是永恆。
這個隧道不在華盛頓州的漢福德或路易斯安那州的利文斯頓，這兩個地方是雷射干涉引力波天文臺（LIGO）的雙子實驗室所在地，該實驗室一年前宣佈首次直接探測到引力波時創造了歷史。
這是 LIGO 不太出名的表親 Virgo，一個使用類似裝置且位於義大利比薩附近田園詩般的托斯卡納平原上的引力波實驗室。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞工作 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
Virgo 於 2007 年開始尋找引力波。LIGO 於 2002 年上線，並在 2015 年 9 月首次發現——由兩個黑洞合併產生的波——導致了2016 年 2 月 11 日的公告。Virgo 當時正在升級，錯過了這次事件，這讓人有點失望。“說實話，獲得諾貝爾獎的將是美國人，”羅馬大學的粒子物理學家盧西亞諾·馬亞尼說。馬亞尼在 20 世紀 90 年代領導了義大利資助機構 INFN，當時該機構與法國的基礎研究機構 CNRS 一起批准了 Virgo 的計劃。
現在，耗資 2300 萬歐元（2400 萬美元）、為期 5 年的“高階 Virgo”大修已接近尾聲：升級後的實驗室將於 2 月 20 日舉行落成典禮，儘管還需要幾周時間才能開始進行科學研究。LIGO 雙子機器和 Virgo 一起將比單獨的 LIGO 進行更詳細、更可靠的探測。“我們很高興看到一個儀器開始復活，”負責協調 Virgo 調整的物理學家巴斯·斯溫克斯說。
LIGO 在 9 月的發現，加上它在 2015 年 12 月 25 日的發現，表明引力波探測將定期發生。這驗證了整個事業，並開闢了引力波天文學的領域，而 Virgo 曾幫助開創了這個領域。
“在公告發布後，我們感到自己得到了證明，”自 20 世紀 90 年代初以來一直在 Virgo 工作並領導了這項大修專案的喬瓦尼·洛蘇爾德說。“我們近 30 年來幾乎不為人知地所做的一切工作突然有了意義。”LIGO 和 Virgo 團隊達成了一項共享資料的協議；LIGO 的發現論文中包括了 Virgo 研究人員。
Virgo 以其旨在探測的室女座星系團的恆星爆炸命名，由法國和義大利合作建造。荷蘭、匈牙利和波蘭後來也加入了進來。
Virgo 干涉儀在兩個長 3 公里的金屬真空管內來回執行雷射，這些真空管安裝在架高的隧道內。與 LIGO 一樣，這種裝置透過不斷比較其兩個臂的長度，尋找小於 1021 分之一的差異來檢測時空漣漪。但是，干涉儀比 LIGO 的 4 公里長的儀器短，這使得 Virgo 的靈敏度較低。
在最近的重建過程中，發生了一個重大的故障，這將暫時進一步降低其靈敏度。為了提高穩定性和降低噪聲，洛蘇爾德的團隊已經用新的鏡子取代了保持雷射在兩個臂內反射的四個二氧化矽鏡子，新鏡子的重量是前身的兩倍，並將它們懸掛在髮絲般細的熔融二氧化矽纖維上。但是，這些纖維很快就解體了，團隊又換回了前十年使用的鋼絲，這種鋼絲在防止不必要的振動方面效果較差。一個工作組得出結論，流浪的微觀粒子是罪魁禍首，並且升級保持鏡子處於高真空狀態的系統應該可以解決問題，斯溫克斯說。但是，目前，實驗室計劃繼續使用鋼絲，並在稍後用二氧化矽纖維替換它們。
斯溫克斯說，在第一次執行中，Virgo 的靈敏度應該達到 LIGO 當前靈敏度的四分之一以上。一旦安裝了二氧化矽纖維並進行了其他改進，靈敏度可能會上升到一半，這意味著 Virgo 可以掃描的宇宙區域是使用鋼絲時的八倍。
儘管 Virgo 的探測範圍不如 LIGO，但擁有第三臺機器將在幾個方面有所幫助。干涉儀在所有方向上的靈敏度並不相同，並且存在盲點。羅馬大學的物理學家、Virgo 發言人富爾維奧·裡奇說，如果波來自 LIGO 相對無效的方向，Virgo 可以新增有關建立它們的事件的關鍵資訊。
賓夕法尼亞州立大學大學園的高階 LIGO 研究員、理論物理學家 B. S. 薩蒂亞普拉卡什補充說，有了第三臺機器，LIGO 還可以檢測到更多的事件。引力波訊號是從背景噪聲中挑選出來的，而只有一個干涉儀中的小脈衝幾乎可以肯定只是那樣；兩個干涉儀中同時出現的小脈衝可能仍然是僥倖。但是，三個機器中同時出現的小脈衝會大大提高真實漣漪經過的可能性。由於來自更遠來源的訊號較弱，薩蒂亞普拉卡什估計，Virgo 可能會將 LIGO 的探測範圍擴大 12%，這意味著將監測宇宙中 40% 以上的體積。
第三個干涉儀的最大優勢也許是它有助於縮小波的可能起源。對於支撐 LIGO 發現的事件，合作組織只能說它來自以天體南極為中心的太空區域。透過對來自所有三個干涉儀的未來訊號的精確時間進行三角測量，研究人員將能夠將該區域縮小至少五分之一。這對於計劃尋找來自同一引力波源的可見光或其他輻射的天文學家來說非常重要。接收來自同一事件的兩種型別的訊號可能有助於闡明超新星爆炸等現象。薩蒂亞普拉卡什說，搜尋一個更小的區域可以將一週的觀測縮短到一晚。
當位於日本飛驒市附近的 Kamioka 引力波探測器（KAGRA）在 2018 年加入引力波家族時，這種精度應該會進一步提高。KAGRA 的臂長為 3 公里，與 Virgo 的臂長相同，但旨在降低噪聲的兩個關鍵特性將使其與 LIGO 和 Virgo 不同：它是第一個建在地下的大型干涉儀，並且它的鏡子將保持在絕對零度以上約 20 度，而不是在室溫下。
幾年後，另一個家庭成員應該會亮起來：LIGO-印度，這是 LIGO 雙子機器的複製品。LIGO-印度發言人、浦那大學間天文與天體物理學中心的宇宙學家塔倫·蘇拉迪普說，印度政府已在馬哈拉施特拉邦選定了一個地點，但尚未開始建設。
目前，所有人的目光都集中在 Virgo 上。“我們感受到了來自 LIGO、資助機構和全世界的壓力，希望它能上線，”斯溫克斯說。
本文經許可轉載，並於 2017 年 2 月 8 日首次發表。