突破性的高频引力波探测器捕捉到罕见的事件

这一结果本月发表在美国物理学会《 APS Physics》杂志上，文章标题为"用体声波高频引力波天线探测到的罕见事件"。

引力波最初是由阿尔伯特-爱因斯坦预言的，他的理论是天文物体的运动可能导致时空曲率波在宇宙中荡漾，几乎就像石头掉进一个平坦的池塘所引起的波浪。这一预测在2015年被首次探测到的引力波信号所证明。科学家们认为，低频引力波是由两个黑洞旋转并相互融合或一个恒星消失在黑洞中造成的。

从那时起，引力波研究的新时代已经开始，但目前这一代主动式探测器的特点是只对低频信号有很强的敏感性；对高频引力波的探测仍然是天文学中一个未被探索的、极具挑战性的前沿。尽管大部分注意力都集中在低频引力波上，但也有大量关于高频引力波来源的理论建议，例如原初黑洞。

由CDM研究小组设计的用于接收高频引力波的新探测器是围绕一个石英晶体体声波谐振器（BAW）建立的。该装置的核心是一个石英晶体盘，由于声波穿过其厚度，它能以高频率振动。然后这些波在设备上诱发电荷，可以通过在石英盘的外表面放置导电板来检测。

BAW装置被连接到一个被称为SQUID的超导量子干涉装置上，该装置对来自石英BAW的低电压信号起着极其敏感的放大器作用。这个组件被放置在多个辐射防护罩中，以保护其不受杂散电磁场的影响，并被冷却到低温，以便在SQUID放大器的帮助下将石英晶体的低能量声波振动检测为大电压。

该团队包括Maxim Goryachev博士、 Michael Tobar教授、William Campbell、Ik Siong Heng、Serge Galliou和Eugene Ivanov教授，现在他们将致力于确定该信号的性质，有可能确认对高频引力波的探测。

Tobar教授说，引力波只是被探测到的一个可能的候选者，但对这一结果的其他解释可能是电荷粒子的存在或机械应力的积累、流星事件或内部原子过程。它也可能是由于一个质量非常高的暗物质候选者与探测器相互作用。

“令人激动的是，这一事件表明新的探测器是敏感的，并给我们带来了结果，但现在我们必须确定这些结果到底意味着什么，” Tobar教授说。

“通过这项工作，我们首次证明了这些设备可以作为高度敏感的引力波探测器使用。”

“这个实验是目前世界上仅有的两个在这些频率下搜索高频引力波的实验之一，我们有计划将我们的触角延伸到更高的频率，之前没有其他实验关注过这些频率。”

“这项技术的发展有可能提供对这些高频引力波的首次探测，使我们对引力波天文学的这一领域有新的认识。”

“下一代的实验将涉及建立一个克隆的探测器和一个对宇宙粒子敏感的μ子探测器。如果两个探测器发现引力波的存在，那将是非常令人兴奋的。”