欧洲核子研究组织（CERN）使用的传感器可以帮助重力波猎手

Advanced Virgo探测器的鸟瞰图，已安装并正在测试CERN使用的精密激光干涉仪。信用：处女座合作

它以一个相对简单的目标开始：为新型设备创建原型，以监视CERN地下结构的运动。但是该项目是CERN与俄罗斯杜布纳联合核研究所（JINR）合作的结果，很快就得到了发展。该原型机变成了几个成熟的设备，可以潜在地用作地震预警系统，并可以用来监视其他地震振动。而且，这种称为精密激光倾角仪的设备可以在CERN及以后的地区使用。该项目的研究人员现在正在Advanced Virgo检测器上测试一种设备，该设备最近检测到了引力波，这是爱因斯坦一个世纪前预测的时空结构中的微小波动。如果一切按计划进行，

与传统的地震仪不同，传统的地震仪通过对悬在弹簧上的重物的影响来检测地震动，而精密激光倾角仪（PLI）则可以测量其对液体表面的影响。通过将激光指向液体并观察其反射方式来进行测量。与重力弹簧地震仪相比，PLI除了平移运动（上下和左右）外，还可以检测角运动，并且可以非常高精度地拾取低频运动。

欧洲核子研究组织首席研究员贝尼米诺·迪吉罗拉莫说：“ PLI非常灵敏，在刮风的日子甚至可以检测到日内瓦湖上的海浪。” “它可以拿起具有与2.4×10的灵敏度1 MHz和12.4赫兹之间的频率的地震运动-5微弧度/赫兹? ”，解释从JINR联合首席研究员儒略Budagov。来自JINR的首席研究员Mikhail Lyablin补充说：“这相当于在1米的距离上测量24皮克（24万亿分之一米）的垂直位移。”

对于8月17日意大利北部发生的地震，PLI（下两个图）采集的信号与处女座上已安装的设备（上两个图）相同。图片来源：Beniamino Di Girolamo / CERN

该团队在JINR和CERN的TT1隧道上组装并测试了PLI原型。它的性能非常好，以至于有潜力成为高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）和其他机器和实验的有用的预警地震系统。大型强子对撞机及其质子束对地震活动具有极强的鲁棒性，但是HL-LHC将使用较窄的束来增加质子-质子碰撞的次数，因此有可能发现粒子物理学。这意味着，如果发生震级相对接近CERN的高强度地震，光束更可能偏离中心。位于机器上几个点的PLI可以用作此类事件的预警系统。

鉴于PLI的潜力，HL-LHC项目已支持该团队构建多个新的PLI。一个PLI已经安装在亚美尼亚的Garni地震台上，另外一个已在CERN的知识转移小组和意大利的INFN研究所的支持下部署到了高级处女座所在的意大利欧洲重力天文台。处女座PLI是在JINR总干事的鼓励下，在CERN管理层的鼓励下于2018年11月在APPEC会议之后开始合作的结果。合作非常顺利，不到一年，便对Virgo PLI进行了测试。

首次测试的结果令人鼓舞。8月6日，PLI仅采集了15分钟的数据，就获得了与处女座已经安装的设备相同的信号，从那天起，它开始连续运行并检测到几次小震级地震。处女座和PLI团队现在正在建立从PLI到处女座数据系统的数据流。这将使比较来自不同地震设备的数据和评估PLI对处女座的运行和引力波的潜在影响变得更加容易。。罗马拉萨皮恩扎大学的前处女座发言人富尔维奥·里奇说：“处女座和美国的两个LIGO探测器最近开始了对引力波的另一次搜索，它将比以前的搜索更深入宇宙。” 他补充说：“我们相信PLI可以在这一重要搜索中发挥作用。”

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