异军突起——日本KAGRA引力波探测项目简介

在神冈市市町，岐阜县神冈煤矿山下深处，藏有许多先进的设施。由诺贝尔奖得主梶田隆章领导的KAGRA低温引力波探测器（Kamioka Gravitational Wave Detector）项目正坐落于此。它由两条3千米长的激光干涉臂组成，着实是一个巨大的探测器。而它附近还有超级神冈大型中微子探测器等设备，可见，这个矿山不简单啊！

引力是目前理论物理和天文学研究的共同的重点和难点之一，它决定了宇宙的结构和演化，是灿烂星海的主宰。因此，直接探测引力波对于人类进一步理解宇宙具有非常重要的意义。

KAGRA项目于2010年正式启动。对于人类而言，探测引力波是非常具有挑战性的任务，在日本，主要有东京大学、京都大学、日本国立天文台等高校和研究机构对引力波进行研究。而在我国，清华大学、北京师范大学、上海师范大学、新竹清华大学等也是KAGRA的合作伙伴。

与LIGO类似，KAGRA也是利用激光干涉仪来探测引力波，分光器将光线分为两个路径，当有引力波通过的时候，两个路径的其中一支会收缩，另一支则膨胀，这样我们就可以通过干涉仪获得的干涉条纹探知引力波的存在。为了提高精度以达到可以观测引力波的程度，必须使用功率非常高的激光器和数千米的激光干涉臂。

引力波探测器建造的共同难点就在于如何合理减震。KAGRA的干涉仪镜面由蓝宝石制成，一般处于零下250度的低温环境中，而这种材质在低温下非常稳定。另外KAGRA建设在远离居住地区的矿山中，这样就最大程度降低了外界的干扰。

KAGRA的建设成本大约为150亿日元。我们不妨做个小比较：日本的新干线铁路的成本约为每公里45亿日元，可见KAGRA真是寸土寸金啊！KAGRA在建设过程中曾因为种种原因而先后推迟了数次，不过它有望在今年正式投入使用。目前已经有来自70多个国家的数百位研究人员参与KAGRA项目的工作。

目前，除了日本的KAGRA和美国的LIGO之外，国际上的地面引力波探测还有法国科学研究中心、意大利核物理研究所合作的Vigro（位于意大利比萨），德国普朗克研究所、英国格拉斯哥大学合作的GEO600（位于德国汉诺威），日本国立天文台宇宙研究所的TAM300（位于日本三鹰市），澳大利亚国立西澳大学的ALGO等。在我国，则有太极计划、天琴计划和阿里计划三大计划紧锣密鼓地筹备中。面对如此盛景，小编已经开始憧憬引力波数据井喷的那天了。

文章的最后我们给出一张KAGRA的海报，小编不懂日语所以没有汉化，不过万幸这幅图的日语还比较好理解，想看懂这幅图似乎并没有太多困难。