海拔最高的引力波觀測站 阿里1號建在海拔5250米

海拔最高的引力波觀測站有多高？引力波探測器（英語：Gravitational-wave observatory）是引力波天文學中用於探測引力波的裝置。引力波是加速中的質量在時空中所產生的漣漪。阿爾伯特·愛因斯坦在1916年首次提出引力波的概念。通過探測引力波，可以對廣義相對論進行實驗驗證。常用的探測器有棒狀探測器和激光干涉儀等，這些探測器的主要運作原理是測量引力波通過時對兩個相隔遙遠位置之間距離的影響。

海拔最高的引力波觀測站

世界海拔最高引力波觀測站近期在西藏阿里地區破土動工，建成運行後可首次實現北半球地面原初引力波觀測，帶領我國原初引力波研究進入國際前沿，同時促進我國低溫超導亞毫米波探測技術的發展。

阿里地區行署副專員、中科院國家天文台首席研究員姚永強6日告訴記者，阿里項目全稱為「阿里原初引力波探測實驗」計劃，規劃包括阿里1號和阿里2號兩部分，阿里1號的建設地點位於阿里地區行署所在地獅泉河鎮以南約30公里。

阿里地區是世界上人口密度最小的地區之一，平均海拔超過4000米，氣候乾燥，具有得天獨厚的地理環境優勢與天文台基礎設施，是北半球原初引力波觀測最理想的地方，備受天文學家的青睞。

據介紹，阿里1號是指建在海拔5250米的一台原初引力波望遠鏡，可得到目前最高精度的北天區原初引力波極化數據。阿里2號是在海拔6000米以上地點建設的望遠鏡陣列，可進一步拓展觀測頻段，提高觀測精度。科學家將力爭在2021年之前實現阿里1號觀測運行，並取得第一批科學成果。

該項目由國家高能物理所牽頭，國家天文台、上海微系統與信息技術研究所、國家天文台獅泉河觀測站、中國科學技術大學、西藏大學等單位參與建設，得到了中國科學院、國家自然科學基金委、科技部等部門的資金支持。目前阿里項目已申報總投資1.3億元。

姚永強介紹，阿里項目建成後，將與南極極點觀測站、智利阿塔卡瑪沙漠觀測站一起，成為國際原初引力波探測的三大基地，從而推動我國引力波探測技術的發展。

2016年初，美國研究人員宣布探測到了黑洞合併產生的引力波，引起國內外社會廣泛關注，成為人類科學探索史上的重大突破，極大地推動了阿里項目的啟動。

引力波觀測站歷史

最早實際投入運作的引力波探測器是1960年代美國馬里蘭大學的約瑟夫·韋伯製造的鋁質實心圓柱，通常稱為「棒狀探測器」，是一種「共振質量探測器」。1969年，韋伯宣稱他的探測器得到了可靠的結果，立刻引起轟動，但是後來的重複實驗都得到了零結果。此後義大利、澳大利亞、美國的科學家相繼建造了類似的鋁質圓柱形探測器，有的採取了更複雜的減震、低溫、真空等措施排除干擾，但是都沒有得到令人信服的證據。

1962年，俄國物理學者麥可·葛特森希坦與弗拉基斯拉夫·普斯投沃特最早發表論文提議建造干涉儀來尋找引力波，可是，這點子並未獲得重視。四年後，弗拉基米爾·布拉金斯基再度提出這點子，然而仍舊無疾而終。後來，約瑟·韋伯與萊納·魏斯也分別獨立發表出類似點子。韋伯的學生羅伯特·弗爾沃德在休斯研究實驗室工作時，受到魏斯的鼓勵，決定使用休斯研究實驗室的經費來製造一台干涉儀。1971年，弗爾沃德首先建成臂長8.5m的雛型引力波干涉儀，經過150小時的探測以後，弗爾沃德報告，並未探測到引力波。

70年代，魏斯團隊在麻省理工學院、漢斯·彼林團隊在德國加興的馬克斯·普朗克研究所、朗納·德瑞福團隊在格拉斯哥大學，分別建成並且投入運行雛型引力波干涉儀。同時期，基普·索恩在加州理工學院組成了實驗引力波團隊。1979年，他特別從格拉斯哥大學聘請德瑞福來領導這團隊，並且建造引力波干涉儀。1983年，在加州理工學院，索恩與德瑞福聯手建成一台40m臂長的引力波干涉儀。在麻省理工學院的魏斯團隊，由於申請到較少實驗經費，只能建成一台1.5m臂長的引力波干涉儀。兩個團隊激烈地兢爭，試圖計劃與建造更靈敏、更先進的引力波干涉儀。1984年，為了更有效率地運用有限資源，加州理工學院與麻省理工學院同意合作設計與建造激光干涉引力波天文台（LIGO），並且由基普·索恩、朗納·德瑞福與萊納·魏斯共同主持這計劃。

1999年，在路易斯安那州的利文斯頓與在華盛頓州的漢福德分別建成相同的探測器。2002年正式進行第一次探測引力波，2010年結束搜集數據。在這段時間內，並未探測到引力波，但是整個團隊獲得了很多寶貴經驗，靈敏度也越加改善。在2010年與2015年之間，LIGO又經歷大幅度改良，升級後的探測器被稱為「先進LIGO」（aLIGO），於2015年再次開啟運作。

另外，還有一些正在建造或運作中的地面干涉儀，例如，法國和義大利合作建造的處女座干涉儀（VIRGO）（臂長3000米）、德國和英國合作的GEO600（臂長600米）、以及日本正在建造中的神岡引力波探測器（KAGRA）（臂長3000米）等。另外，歐洲空間局（ESA）正在建造未來在太空中運行的激光干涉空間天線（LISA），其將會被用來探測低頻引力波信號。

經過多年不懈努力，LIGO科學團隊與VIRGO團隊終於在2015年9月14日探測到兩個黑洞併合所產生的引力波。之後，在2015年12月26日、2017年1月4日、2017年8月14日分別三次探測到兩個黑洞併合所產生的引力波，又在2017年8月17日探測到兩個中子星併合所產生的引力波事件，這標誌著多信使天文學的新紀元已經來臨。

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