文档介绍：引力波,引力波源及引力波探测
主讲人：李芳昱
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报告题纲
前言：广义相对论的几个经典检验和预言
引力波－Einstein广义相对论的预言
引力为是噪声而非引力波！
1987年有个小组声称接收到了来自大麦哲伦星云(属于银河系的近邻星系)中的超新星1987A 爆发时的引力辐射。
这两个结果都因为没有旁证而无法得到公认.
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位于华盛顿州汉弗德的LIGO观测站,，它有强劲的激光器、臂长为4公里长的真空室以及奇快的数据记录器，它和位于路易斯安娜州的姐妹站开始投入使用，用于探测低频(10-4-10-1Hz)引力波，灵敏度~10-21。它们能够从地球的震动以及电子噪音中分辨出来自宇宙的引力波。观测到的数据可以用来研究黑洞的合并、不对称超新星的爆发或者是大质量天体的突然运动.
激光干涉引力波天文台LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)（美国）
LIGO实际上是一个L形的两个臂长均为四公里的巨型激光干涉仪，探测精度可望分辨出一个氢原子直径的十亿分之一的振荡信号，这也正是探测预期的天文引力波至少所需要的检测精度。如果探测引力波的目标得以实现，它不仅可以证实爱因斯坦广义相对论的最重要、最辉煌和最激动人心的预言——引力波的存在，而且将为人类观测宇宙打开一个崭新的窗口。
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其原理与传统的迈克尔逊干涉仪完全相同,引力波作用将引起两垂直光臂(检验质量)产生不同的距离变化，从而改变两束干涉光的光程差，通过干涉条纹移动反映出来！其工作频率下限为10Hz。欧洲宇航局拟建的LISA工作频率下限为10-2Hz。
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除此之外，英德联合（德国汉诺威CEO600）、法国和意大利(VIRGO)、日本(东京大学天鼓TAMA计划)都正在或拟建造引力波探测站，但规模都比LIGO小。
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特别值得一提的是目前中国科学家正在拟定的“小型激光天文动力学空间计划” Mini ASTROD (Astrodynamical Space Test of Relativity using Optical Devices)，这主要针对欧洲已批准拨款额为10亿欧元的LISA（Laser Interferometer Space Antenna ）计划，主要倡导者台湾新竹清华大学倪维斗教授早期毕业于美国加州大学，终生从事引力和相对论的研究，在引力理论和引力实验领域中均有所建树。在欧洲LISA计划的基础上，提出了相对投资较少的ASTROD计划。他退休后来到北京中国国家天文任职，积极推动ASTROD计划的实现。ASTROD建成后可以把相对论规律的验证灵敏度提高3个数量级。当然它还有其它很多重要任务，比如精密天文观测、太阳系探测、精密时钟空间飞行器设计等。
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引力波探测的主要困难：
1．天然引力波信号极弱。平直时空度规取
（1，-1,-1,-1），理论推算认为天然的引力波的对度规的扰动仅为~10-30的量级。目前无法人工产生高强度引力波用于实验。
2．自然条件与技术水平的局限。太空噪声，检测设备及检验质量的热运动噪声，信号转换损失，地面振动，目前的测量技术水平等。
3．强引力波源的时间随机性。
4．理论上的原因。引力波与检测质量的作用截面极小；宇宙深处的引力波按与距离平方衰减的规律传到地球，衰减多；Einstein预言引力波时使用的弱引力场线性近似等。
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3．高频引力波探测的一种可能方案－－引力波的电动力学响应
静磁场作“催化剂”（~10-100T）；
强激光束（高斯光束）入射(~105V/m)；
线性高频弱引力波假设（比如宇宙创生时产生的高频遗迹引力波~1010Hz）；
对电磁场能量密度和能流密度有一阶微扰和二阶微扰。结果表明：虽然引力子与光子的转化率极低，但引力子对光子的物理行为产生了显著的影响－－产生了与电磁波原传播方向相垂直的光子流－横向光子流。按目前的测量技术估计，该方案可以探测的引力波振幅为h~10-30左右。
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曲线I－普通膨胀模型；曲线II－精质暴胀模型
探测器工作频率区域：(1)LISA（~10-7-1Hz），其中包括Mini ASTROD (~10-6-10-3Hz)；(2)LIGO (~1-104Hz)，其中包括微波腔差频响应(~103-104Hz)；(3)Weber棒(~103Hz)；(4)微波腔基频谐振(~108- 109Hz)；(5)引力波对高斯光束的电磁响应(~109-1011Hz)。高频段的探测目前