LIGO的激光幹涉儀要測量宇宙中最微小的變化,唯有保持絕對的寂靜。任何幹擾,哪怕是最微小的噪聲,都必須被抑製。否則永遠不也能確定它是引力波信號還是背景噪聲。
空氣和大地的振蕩都能讓LIGO“失鎖”噪聲。
為了提高探測器的靈敏度,光要沿著幹涉臂反射上百次,這樣可以使四千米的臂長等效成四百千米。為了做到這一點,反射鏡必須嚴格保持靜止。
當然,在現實世界中不可能做到絕對靜止。地球內部不斷的地震,颶風、地麵機械活動,飛機、火車的經過,宇宙電磁輻射……甚至月球的軌道運動對地表造成的扭曲都會產生噪聲。每過12個小時,月球運動造成LIGO的臂長變化約十分之一個毫米。這個看似微小的量,但與途徑地球的引力波產生的效應相比,卻顯得極為巨大。幸好這個噪聲源至少是可預測的,通過連續調節注入幹涉儀的激光頻率以及反射鏡之間的距離,可以補償月球潮汐的影響。
LIGO的反射鏡使用一係列複雜的裝置以隔絕來自外界的吵鬧噪聲。
反射鏡用約一毫米的石英玻璃線懸掛起來,以此來盡可能地隔絕來自地麵的幹擾。此外,疊加起來的葉片彈簧和擺錘則有助於過濾掉高頻噪聲。伺服電機會俯仰、轉動和偏轉這個五噸重的裝置,以抵禦低頻的地麵振動。這是從利文斯頓LIGO早期運轉中獲得的深刻教訓,周圍森林中伐木場裏正在工作的重型機械發出的低頻聲浪會產生持續且不可預見的噪聲,包括倒下的樹木還產生連續刺耳的噪聲。
麥克和詹姆斯他們的手上有一份長長的刺激性噪聲的清單。
“通過識別這些噪聲,我們能精確地察覺二十公裏外的奇蘭機場飛機的起降,那是一種不規則的多普勒頻移聲學噪聲。”麥克說:“每年春季每過幾晚就會有一個神秘的噪聲突然增強然後又慢慢退去,這是附近的水壩釋放冰雪融水而產生的隆隆聲。有時候,噪聲的來源不是來自本地,我們看到過北大西洋海域上的風暴,當這些風暴在西雅圖沿岸登陸時,我們通過噪聲可以準確無誤地看到它們。”