在桌子上探测引力波

秦歌

宇宙是如何产生的，它将变成什么样子？未来，解开这个终极谜题的线索可能会出现在你的桌面上。

根据广义相对论，星体在宇宙之海中就如一块掉入水中的石头，宇宙中第一批恒星之间发生了剧烈的碰撞与分离，在宇宙之海中激起一波波的涟漪。从此，这些涟漪就在整个宇宙中四散传播，而它们就是我們要找的引力波。如果我们能在茫茫宇宙之海中找到百亿年前就已经诞生的引力波，就能从中了解宇宙的开端。

但这么难找的东西势必要用巨大的“眼睛”才能找到，1991年，第一台全天候监测引力波的仪器开始建造，最终耗时9年才建造完成。“监视器”是造好了，但是严格的要求使得它在建成后的几十年里，也不过检测到寥寥几次引力波：这个大块头耗资不菲，初次建造花了3.65亿美元，所需要的空间也不小，平均有16平方千米，约为2250个足球场的大小。在这么大的区域内，还要尽可能地减少人为干扰，最好人迹罕至。

怎样才能提高监视器的效率呢？答案不过是多造几个监视器。但是，建许多个“大块头”是不现实的，因此想法虽简单却还没能实现。直到最近，科学家们终于能够制造桌面大小的引力波探测器了，未来，解开宇宙之谜的引力波的发现者很可能正是在看杂志的各位。

大型引力波探测器中最大的部分就是“长臂”了，而它之所以建得这么大这么长，是为了同时监视更大的地方，也是为了营造一个更大的真空室，容纳实验用到的所有的光学器件，使微弱的引力波不被干扰。但其实，确定引力波的存在不一定要检测所有的粒子，检测到一个粒子即可，这是美国马里兰大学巴尔的摩郡分校的物理学家托马斯·史密斯的想法。

他的想法依据的是光的衍射，当光线穿过狭缝时，在狭缝的挤压下，光波会被“分解”成一个个光子，在屏幕上投射出深浅不一的条纹图案。即使是非常微弱的引力波粒子碰撞到这些光子，也可能会把光子“撞倒”，从而使条纹图案发生可被检测到的变化，这样，不需要大型的探测器和真空室，就可以“捕捉”到路过的引力波了。

依据类似的原理，英国伦敦大学学院和荷兰格罗宁根大学等多国的研究人员用钻石晶体建造了一个小型引力波探测器，由于钻石仅由单一的碳原子或同位素组成，且碳原子比常见的非金属原子如硅和锗等都要更轻，因此非常适合作为引力波粒子和光子的撞击现场的“见证者”。这台探测器的臂长约为一米左右，使用的钻石晶体重量仅有10-14克，使用这台仪器，人们能更方便地在桌面上“监视”引力波。

研究人员表示，制造这种探测器已经没有任何技术障碍，许多实验室均具有制造这种探测器的能力。也许很快，你我都将成为这场宇宙级的解密游戏的参与者。