當我們耐心等待（並獲得大量資金）像 LISA 這樣的大型太空任務（最早計劃於 2030 年進行）時，科學研究正在尋找巧妙的、最重要的是更便宜的捷徑來記錄引力波並了解它們如何與物質相互作用以及它們擴散背後的物理原理。
由喬瓦尼·巴隆蒂尼教授領導的伯明翰大學和薩塞克斯大學的一組研究人員開發出了一種革命性的方法，使用可在實驗室工作台上輕鬆安裝的技術來探測毫赫茲波段的引力波，而毫赫茲波段是現代天文學的「盲點」。
問題：宇宙頻率的“空洞”
重力波，即愛因斯坦預言的“時空漣漪”，迄今為止一直是耗費巨資的儀器的“獵物”。一方面，我們擁有像LIGO和Virgo這樣的巨型地面天文台，它們非常適合偵測高頻；另一方面，我們擁有脈衝星計時陣列，它們可以偵測極低的頻率。在這兩者之間，存在著一片空白。毫赫茲波段（從 10⁻⁵ 到 1 Hz）迄今仍無法觸及，阻礙了我們觀察令人著迷的宇宙現象，例如超大質量黑洞合併、白矮星雙星系統，甚至可能是大爆炸的殘餘。
為了填補這一空白， LISA （雷射干涉儀空間天線）計畫正在進行中，這是一項將在太空部署探測器的宏偉工程。這是一個好主意，但我們至少還要再等十年才能看到它投入使用。眾所周知，在科學和經濟學領域，時間就是金錢。
LISA-ASI衛星天線
解：原子鐘和光學腔
這就是創新的用武之地，彷彿在說：「我們可以用更少的錢做得更好。」研究人員提出了一種緊湊型探測器，它採用了兩種成熟的技術：
- 精密光學腔：這些是超穩定的光學諧振器，旨在測量雷射中的無窮小變化。
- 原子鐘：使用確保絕對時間精度的相同技術作為頻率參考。
實際上，重力波的通過幾乎難以察覺地改變了光學腔鏡之間的距離。這種微小的變化被極其精確地測量，從而揭示了重力波本身。設計不僅緊湊，而且還能抵抗困擾大型地面乾涉儀的地震和牛頓「噪音」。
正如伯明翰大學的維拉·瓜雷拉博士所解釋的那樣，「利用在光學原子鐘背景下開發的技術，我們可以將重力波的探測範圍擴展到一個全新的頻率範圍，只需使用放在實驗室工作台上的儀器。」這為創建這些探測器的全球網路提供了可能性，可以立即開始搜尋原本隱藏的訊號。
本質上，這項新技術提供了一種快速且經濟實惠的途徑，可以探索天文物理學的新前沿，檢驗宇宙學模型，甚至搜尋來自早期宇宙的訊號。這是一個很好的例子，說明創造力如何勝過單純的金錢。
問答
1. 簡單來說，為什麼我們還無法偵測到這些重力波？
毫赫茲範圍內的引力波對於像 LIGO 這樣的地面儀器來說太「慢」了，因為它們會受到地球地震和引力噪音的干擾。另一方面，它們又太“快”，無法用用於超低頻（例如脈衝星觀測）的技術探測到。這使得它們迄今為止“不可見”，要么需要不受地面乾擾的太空儀器，要么需要一種全新的方法來抵禦此類幹擾，就像我們剛剛提出的這種方法一樣。
2. 這種新方法是否會使 LISA 太空專案過時？
絕對不是。這兩個系統是互補的。新的地面探測器提供了一個立即且低成本的機會來開始探索這個頻率，並扮演了先驅者的角色。未來的LISA任務將在太空中運行，它將擁有更高的靈敏度，能夠進行更精確、更詳細的測量，並且不受任何地面幹擾。這台「桌面」儀器彌補了時間上的差距，確保我們不必閒置十年。
3. 我們可以用這個工具做出哪些具體的發現？
可能性無限。我們可以觀測銀河系內數千個雙白矮星系統，研究它們的演化。我們可以見證超大質量黑洞合併的最後階段，這些事件會釋放出難以想像的能量。最後，我們可以尋找重力波的“隨機背景”，這是一種宇宙大爆炸遺留下來的迴聲，它將為我們提供宇宙最初時刻的直接快照。
文章「低成本」重力波：原子鐘領先空間科學十年，來自Scenari Economici 。
這是在 Thu, 16 Oct 2025 13:17:54 +0000 在 https://scenarieconomici.it/onde-gravitazionali-low-cost-con-gli-orologi-atomici-si-anticipa-la-scienza-spaziale-di-un-decennio/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。