歐洲愛因斯坦望遠鏡藝術圖 ?圖片來源：ET概念設計團隊

5年前，當物理學家首次探測到引力波時，他們?yōu)橛钪娲蜷_了一扇新的窗戶。引力波是大質(zhì)量黑洞或中子星碰撞時產(chǎn)生的漣漪?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)在計劃更大、更靈敏的探測器。而且，美歐之間的競爭已經(jīng)初露端倪，美國科學家提出建造更大的探測器，而歐洲研究人員則在追求更激進的設計。

“目前，我們只捕捉到最罕見、最響亮的事件，但在宇宙中還有更多的聲音。”美國加州州立大學天體物理學家Jocelyn Read說。加州理工學院物理學家David Reitze也表示，物理學家希望新的探測器能在21世紀30年代運行，這意味著他們必須現(xiàn)在就開始計劃?！耙Σǖ陌l(fā)現(xiàn)已經(jīng)吸引了全世界的目光，所以現(xiàn)在是思考接下來會發(fā)生什么的好時機?！?/p>

目前的探測器都是L形的儀器，叫做干涉儀。激光在懸掛在每條臂的兩端的鏡子之間反射，有些光線會漏出來，在L形臂的彎處會合。在那里，光的干涉方式取決于臂的相對長度。通過監(jiān)測這種干擾，物理學家可以發(fā)現(xiàn)通過的引力波，這種引力波會使臂的相關數(shù)值產(chǎn)生不同程度的變化。

因此，為了探測空間的微小拉伸，干涉儀的臂必須很長。發(fā)現(xiàn)了第一個引力波的位于路易斯安那州和華盛頓州的激光干涉儀引力波天文臺（LIGO），臂長達4公里。位于意大利的Virgo探測器有3公里長的臂。

現(xiàn)在，研究人員現(xiàn)在想要一種靈敏度比現(xiàn)有設備高10倍的探測器。它能發(fā)現(xiàn)可觀測宇宙中所有的黑洞合并，甚至可以追溯到第一批恒星出現(xiàn)之前，從而尋找大爆炸中形成的原始黑洞。它還應該能發(fā)現(xiàn)數(shù)百個“千新星”，揭示中子星超密度物質(zhì)的本質(zhì)。

美國科學家對新探測器的愿景很簡單?！拔覀冎幌氚阉龅梅浅７浅４蟆！盧ead說。Read正在幫助設計“宇宙探索者”—— 一個臂長40公里的干涉儀，本質(zhì)上是一個放大了10倍的LIGO。

指導了LIGO建設的加州理工學院物理學家Barry Barish說，這種批量設計可能使美國能夠負擔得起多個分離的探測器，這將有助于新設備像現(xiàn)在的LIGO和Virgo一樣精確定位天空中的事件源。

但安置這樣巨大儀器可能很棘手。40公里的臂必須是直的，但地球是圓的。如果L形的彎道位于地面上，那么干涉儀的末端可能必須放在30米高的護堤上。因此，美國研究人員希望找到一個碗狀區(qū)域，以便容納這種結構。

相比之下，歐洲物理學家設想了一個地下引力波天文臺，稱為愛因斯坦望遠鏡（ET）。意大利國家核物理研究所物理學家、ET指導委員會聯(lián)合主席Michele Punturo說：“我們想要實現(xiàn)一個能夠在50年內(nèi)承載（探測器）所有進化的基礎設施。”

ET將由多個V形干涉儀組成，臂長10公里，排列在一個深埋地下的等邊三角形中，以幫助屏蔽振動。借助指向三個方向的干涉儀，ET可以確定引力波的偏振度，幫助科學家在天空中定位引力波的來源，并探測引力波的基本性質(zhì)。

Punturo表示，ET預計耗資17億歐元，包括用于隧道和基礎設施的9億歐元。研究人員正在考慮兩個地點，一個靠近比利時、德國和荷蘭的交匯處，另一個在撒丁島。相關計劃正在等待審議。

美國的提議則不那么成熟。研究人員希望美國國家科學基金會提供6500萬美元用于設計工作，這樣就可以在本世紀20年代中期對這臺價值10億美元的機器做出決定。但物理學家們都希望這兩臺新設備能在2030年代中期啟動。



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