重力波偵測器心臟 清大的團隊參與研發

愛因斯坦百年前預測的重力波，終於被美國雷射重力波偵測站(LIGO)成功偵測到，而偵測到重力波儀器的「心臟」、雷射反射鏡，清華大學光電研究所教授趙煦的研究團隊參與研發，全球15個參與這項計畫的國家，有台灣團隊。

人類首次偵測到物理界的「聖杯」─重力波，趙煦形容有三大意義：第一是愛因斯坦百年前的預言獲得證實，重力波的確存在；第二是直接觀測到兩個黑洞合併的運動；第三是開啟以重力波為觀測媒介的天文學；未來和電磁波天文學搭配，將大幅擴展人類探究宇宙之窗，對目前天文學、宇宙學的發展具有莫大的意義，終極探究活動又邁進一大步。

國研院高速網路計算中心副研究員林俊鈺表示，人類還無法操控如星球碰撞、黑洞碰撞、太陽系等級這麼大的質量，因此這次LIGO觀測非常細微的強度變化，是非常了不起的事情。

台灣也在致謝名單中

趙煦表示，這次有15個國家、90個組織參與LIGO重力波的發現與證實，已撰寫成論文，並獲《物理評論通訊》(Physical Review Letter) 接受；在這份論文中，趙煦團隊及清華大學被列為共同作者，而且被冠上ROC（中華民國），台灣科技部也在致謝名單當中。

趙煦領導的清華團隊，主要研究工作領域及貢獻，在於降低雷射反射鏡的熱擾動雜訊，以提高偵測器的靈敏度，讓觀測儀更能觸及微弱的重力波。

趙煦說，20年前他發表一篇有關雷射反射鏡的論文，被LIGO發現有助於重力波研究而獲邀參與。趙煦說，他最初研發的雷射反射鏡，是用在飛彈導航之用，LIGO觀測儀使用的心臟，是他參與研發原型雷射反射鏡的放大版。

趙煦指出，重力波偵測器的雜訊在100赫茲頻段必須低於10-23，雷射反射鏡是其關鍵組件之一。清華團隊利用自製的離子束濺鍍機以及熱擾動測試設備，致力於LIGO的反射鏡多層干涉薄膜的研發工作，並將國家奈米元件實驗室的半導體製程技術引進這項研發工作，讓台灣的半導體製程實力，在下一世代的低溫重力波偵測器研發中提供重要貢獻。

 

什麼是重力波?

2016-02-12 13:44 聯合晚報 綜合報導

愛因斯坦一百年前在其廣義相對論中假設重力波。根據相對論，空間與時間交織成「空時」（spacetime），我們的宇宙觀念因此在3D之外加上第四維。愛因斯坦廣義相對論所有要義幾乎都已觀察或實驗證實，只欠重力波。

依愛因斯坦之見，質量以其重力扭曲空間／時間。一個常用的比喻是把空／時看成蹦床，把質量視為蹦床上的保齡球。蹦床上的物體會「落」向床心，此即重力。

有質量的物體加速時，例如兩個彼此環繞運行的黑洞加速時，會沿它們周圍已經有曲度的空／時，以光速送「波」，像池塘裡的漣漪。

物體質量愈大，波愈大，愈容易偵測。

重力波在宇宙裡行進，不受任何阻礙。關於宇宙，目前所知的一切都來自電磁波，如無線電波、可見的光、紅外光、X 光及伽馬射線。這些波行進時會遭受干擾，讓科學界了解的宇宙只是局部的。

重力波沒有障礙，因此是豐富的新知來源。黑洞即為一例，黑洞不放光、無線電波，但可以透過重力波來研究。

最強的波，來自黑洞合併、巨型星體爆炸，或138億年前宇宙誕生。

偵獲重力波為什麼重要?

重力波是愛因斯坦理論的一項關鍵假設，改變了人類對空間與時間的觀念，科學家追求重力波證據，如今終於有成。

偵獲重力波，為天文學開啟令人振奮的新路，因為從此可以根據遙遠的星球、星系、黑洞所產生的波來測量它們。

間接而言，黑洞的存在又添一證。

為什麼要追重力波?

重力波有助解答宇宙創生那一刻的各種問題。天文學回顧時間，也回顧空間。要遠視130億光年以外，就得捕捉130億光年前發出的光。

無論望遠鏡多完美，天文學家都無法以光學儀器入窺宇宙誕生的頭40萬年，因為太過濁黯，連光也掙不脫那樣的太初濃漿。但重力波一定自始就存在。

發現重力波，物理學就此下課嗎?

不然。問題愈來愈多。有形可見的宇宙為什麼是物質而非「反物質」做的?

為什麼宇宙96%是看不見、偵不到的，以黑暗物質的形式存在，而且比「黑能」更神秘？宇宙何以似乎穩定？宇宙就這一個嗎，或者這只是數目無限的宇宙裡的一個？追根究底，宇宙為何存在？

愛因斯坦的重力波理論獲得證實，一組問題終於有解，但也帶來一系列全新的謎。

 

LIGO 兩個L形長手臂偵測重力波

2016-02-12 13:44 聯合晚報 國際新聞組／綜合報導

發現重力波的雷射干涉儀重力波觀察站（LIGO）有兩處，分別位在美國華盛頓州漢佛德和路易斯安那州李文斯頓。

設在地下的觀測台在1999年動工興建，2001年展開觀測作業，2007年暫時關閉進行重大更新，使其威力加強10倍。

更先進的LIGO偵測器在去年9月首次展開全面運作，9月14日路易斯安那觀測台率先偵測到重力波的訊號，波源來自南方天際13億光年外。

華盛頓州偵測器在7.1毫秒後偵測到同樣的訊號，使科學家得以證實這並非機器出問題，而是真實的結果。

這些超精密的機器利用每個約長2.5哩（四公里）的巨大雷射干涉儀運作，利用雷射光和太空的物理性質追蹤重力波；干涉儀深埋地下，進行最精確的測量。

它們不像一般天文望遠鏡仰賴光線，卻專門感應太空的震動，這種能力使它們得以發掘黑洞的特性。

麻省理工學院（MIT）先進LIGO計畫主管休梅克說，重力波在太空擴散時會伸展時空，而偵測器只是把太空壓力改變轉換成電子訊號的巨大裝置，讓科學家得以加以數位化和進行分析。

LIGO偵測器含有兩個形成L形的長手臂，上面有偵測光線彎曲的光學儀器。

休梅克說，雷射光必須在真空行進，以免受到空氣波動干擾，LIGO即含有長2.5哩、直徑1.2碼的「全世界最大高度真空系統」。如果LIGO一個手臂縮短，另一個伸長，科學家就知道他們看到了重力波。休梅克說，去年9月14日就發現這種訊號，一支手臂縮短，另一支伸長，一毫秒後情況反過來。