CERN计划与未来引力波天文台项目合作

引力波，就像2012年发现希格斯玻色子一样，已经在物理学领域十年的非凡发现中留下了自己的印记。与大质量物体在时空结构中留下痕迹时产生的引力不同，引力波是由重力加速的质量引起的时空中非常微弱的涟漪。

到目前为止，研究人员已经能够探测到由非常重的物体(例如黑洞或中子星)熔化在一起而产生的引力波。当这种情况发生时，这些来自过去的回声会在整个宇宙中回荡并最终到达地球，让我们能够拼凑出数百万光年之前发生的事情。

目前的引力波天文台只能探测到少数引力波，因为它们只覆盖了发射的整个波长范围的一小部分。未来的引力波天文台，例如CERN认可的实验项目爱因斯坦望远镜，需要更大，以便寻找更大带宽的引力波，从而告诉我们更多关于宇宙的信息。

未来引力波天文台的一个关键组成部分是超高真空技术。作为该领域应用的世界领先研发机构，CERN是少数几个知道如何建造超长超高真空系统的地方之一。CERN在地下安装复杂和超纯真空系统方面长达十年的经验对爱因斯坦望远镜来说是一个额外的好处，因为它将安装在地球表面以下至少200米处。

因此，爱因斯坦望远镜合作组织的牵头机构于2022年与欧洲核子研究中心(CERN)签订了合作协议。在此协议的基础上，2023年3月举办了一次研讨会，专门就这些系统的外观以及哪些材料最有效进行集思广益。该合作组织希望在2025年底之前完成原型真空管。研讨会的发现不仅有助于降低建造爱因斯坦望远镜的成本，还可能有助于降低未来加速器的成本。

“爱因斯坦望远镜的预期灵敏度将至少是Ligo-Virgo的十倍，”MichelePunturo说，他的职业生涯始于欧洲核子研究中心的物理学家，现在是该合作组织的发言人。“它的低频灵敏度将使我们能够探测到中等质量的黑洞。”

爱因斯坦望远镜设计用于测量引力波的精度是现有引力波探测器的十倍，并将补充未来的天基引力波探测器。该实验将向120公里长的三角形隧道发射激光束。

然后，该光束将分成两束，由镜子反射。隧道的长度经过精心选择，可使两束激光精确地相互抵消。如果引力波穿过激光信号，它就会受到扰动，从而留下自己的印记。这种印记的性质将为研究人员提供有关最初产生引力波的事件的信息。

由于信号的高精度，激光运行所在的真空系统不仅需要超纯，还需要没有振动和电磁污染，因为两者都可以模拟来自入射引力波的信号。

引力波频率改变的另一个潜在来源是暗物质，这种难以捉摸的物质似乎构成了我们宇宙的大部分。理论家们已经在研究模型来验证记录的信号是否会受到暗物质的影响。这些搜索将补充CERN目前正在对撞机和固定目标实验中进行的暗物质搜索。