尖端的振動(dòng)傳感器可以改善下一代重力波探測(cè)器的功能，以從地球運(yùn)動(dòng)的背景嗡嗡聲中找到最微小的宇宙波。

在其博士學(xué)位期間，來(lái)自ARC引力波發(fā)現(xiàn)卓越中心（OzGrav）的博士后研究員Joris van Heijningen開(kāi)發(fā)了世界上最靈敏的慣性振動(dòng)傳感器。現(xiàn)在，他提出了一種類似的設(shè)計(jì)，但使用低溫溫度在10 Hz以下的頻率下靈敏度提高了50倍。

這種新的傳感器可在10到100毫秒（10 Hz到100 Hz）的周期內(nèi)測(cè)量到幾毫安（十億分之一米的百萬(wàn)分之一）的振動(dòng)。最近發(fā)表在IOP的《儀器儀表雜志》上的論文揭示了下一代地震隔離系統(tǒng)的原型，其使用低溫（低于9.2度且高于絕對(duì)零）的靈敏度低至1Hz。

即使我們感覺(jué)不到，但由于宇宙和地球的許多不同事件，我們的星球總是在微小地振動(dòng)。例如，來(lái)自引力波（時(shí)空的微小波動(dòng)）；海浪撞擊岸上；或人類活動(dòng)。van Heijningen博士認(rèn)為，某些地方的振動(dòng)要比其他地方大，如果繪制這些振動(dòng)，它們會(huì)位于稱為Peterson低噪聲模型（LNM / HNM）的兩條線之間。

已經(jīng)開(kāi)發(fā)出最好的商用振動(dòng)傳感器，使其靈敏度低于LNM。它們足夠靈敏，可以以良好的信噪比測(cè)量地球上的所有地方。”范海寧寧說(shuō)。

OzGrav博士后Joris van Heijningen

迄今為止，激光干涉儀引力波天文臺(tái)（LIGO）擁有四公里長(zhǎng)臂，使用地震隔離系統(tǒng)來(lái)防止地球振動(dòng)影響科學(xué)測(cè)量。但是，未來(lái)的重力波探測(cè)器需要更先進(jìn)，更精確的振動(dòng)傳感器。

科學(xué)家們已經(jīng)在研究第三代探測(cè)器，它們將具有每年探測(cè)數(shù)百個(gè)黑洞合并，測(cè)量其質(zhì)量和自旋的能力，甚至比LIGO或歐洲同類產(chǎn)品處女座所能測(cè)量的還要多。

在美國(guó)，將有一個(gè)Cosmic Explorer：一個(gè)40公里的天文臺(tái)，每年可以發(fā)現(xiàn)成千上萬(wàn)個(gè)黑洞合并。同樣令人印象深刻的是歐洲的愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡，其10公里的武裝三角構(gòu)造被埋在地下。

van Heijningen解釋說(shuō)，未來(lái)的探測(cè)器將能夠以低于當(dāng)前截止頻率?10 Hz的頻率測(cè)量引力波，“因?yàn)槟鞘呛诙磁鲎伯a(chǎn)生的信號(hào)潛伏的地方�！钡�這是巨大的主要問(wèn)題之一。檢測(cè)器需要非常穩(wěn)定-最小的振動(dòng)會(huì)阻礙檢測(cè)。

“從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，使系統(tǒng)接近開(kāi)爾文零度（比零攝氏度低270度）就可以大大降低所謂的熱噪聲，該噪聲在低頻時(shí)很常見(jiàn)。溫度在某種意義上是原子的振動(dòng)，這種微小的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致傳感器和檢測(cè)器中的噪聲”，范·海寧寧說(shuō)。

未來(lái)的探測(cè)器將需要冷卻至低溫，但這絕非易事。一旦科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，按照此建議設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)低溫環(huán)境將改善傳感器性能。van Heijningen在比利時(shí)UCLouvain擔(dān)任研究科學(xué)家的新職位時(shí)，計(jì)劃對(duì)該傳感器設(shè)計(jì)進(jìn)行原型設(shè)計(jì)并測(cè)試其對(duì)愛(ài)因斯坦望遠(yuǎn)鏡的性能。