2015914日,马可·德拉戈(Marco Drago)首次目睹了引力波

 

  2016年2月11日,在激光干涉引力波天文台(LIGO)工作的物理学家宣布,在几十年的努力后,他们已经检测到两个大质量黑洞爆炸性碰撞所引起的引力波(也就是时空涟漪)。LIGO是设置在路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两台庞大的仪器,为LIGO工作的科学家有一千人之多,但其中到底谁才是第一个见到人类等待了许久的信号的幸运儿呢?
 
  这份荣耀最终落在了一位说话嗓音轻柔的博士后马可·德拉戈身上,除了科研他会演奏古典钢琴,还出版过两部奇幻小说。他的故事会让我们看到,研究者构思出复杂的方案来让LIGO团队的成员猜想信号是真的,还是故意植入的“冒牌货”。然而,这个方案又是如何分崩离析,仅留下一名幸运的物理学家从而保守了一个令人激动的秘密。因为之后不久,这名科学家创建了整个LIGO合作组织。
 
  马可·德拉戈本人不在路易斯安那州或华盛顿州,甚至都不在美国。与此相反,这位33岁的博士后是意大利帕多瓦人,当时在位于德国汉诺威的马克斯·普朗克引力物理研究所的办公室里。LIGO团队的成员在那儿做数据分析工作。共有四条数据“管道”,也就是自动化电脑系统梳理两台探测器输出的原始数据,寻找潜在的有趣信号,德拉戈在那儿监督其中一条“管道”。2015年9月14日,德拉戈正在与一位在意大利的LIGO项目同事进行电话通话时,他负责的“管道”发给他一条电邮通知――他大约每天都会接收到一条这样的通知。电邮告知他三分钟之前(当地时间11:50:45),两台LIGO探测器都记录下一次“事件”(也就是不常见的读数)是次大事件。“信噪比相当高――相比于典型的10,它达到了24。”德拉戈说道。
 
  事实上,信号如此之强,让德拉戈不敢相信这是真实的,而且他有很有力的理由。遥远的源头传来的引力波会以极其微小的服务延展空间,为了检测到这种有节奏的延展,LIGO使用两台庞大的、名叫干涉仪的光学仪器,基本上它们就是充当巨大的尺子。为了测试这套复杂得让人难以置信的装置,LIGO项目的物理学家们研发出一些机械系统,令装置晃动,从而“输入”假信号。德拉戈说,他见到的信号如此完美,因为太好,所以看起来不像是真的。“没人期待得到这么大的收获,于是我以为是一次假信号输入。”
 
  接下来就是故事就偏离早已准备好的剧本了。信号输入可以在两天内完成:当研究者调试仪器时,信号输入是公开进行的,而在研究者接收数据的阶段,信号输入则会秘密进行。后一种“盲输入”的用意是让研究者保持警觉。只有四名LIGO的负责人知道这样的假信号输入在何时进行,而且要等到潜在的信号受到彻底检查,记录下来,准备发布后,才会披露这些信息。2010年披露出的情况就是这样,那时LIGO的研究者到最后关头才得知一个可能的引力波信号实际上是次“盲输入”。所以,假如情况进行得和预期中一样,德拉戈也许只会注意到电邮通知,接着像往常一样继续工作,同时心中以为真信号终将出现。
 
  然而,这一次检测的情况有所变化。那是因为在2015年9月14日,LIGO的物理学家还在一次为期5年、花费2.05亿美元的升级后调试仪器。研究者打算在那天用新的装置开始第一次数据运行,但好几个系统(包括假信号输入系统)还没准备好运行,戴维·赖茨(David Reitze)说道。赖茨是位于帕萨迪纳的加州理工学院的物理学家,也是LIGO项目的执行主管。于是,LIGO的几位负责人转而选择继续进行为期一周的评估测试,也就是人们所知的“工程运行”。因而,当信号出现时,德拉戈知道假信号输入系统应该没在工作。他立即着手验证信号,最终向整个LIGO合作组织通报了这一信号。
 
  德拉戈的第一步是询问在汉诺威的另一名博士后安德鲁·隆格伦(Andrew Lundgren),合作组织内是否有人进行了公开的假信号输入,却尚未做适当的登记。隆格伦发现不存在这类事件发生过的证据。接下来,德拉戈与隆格伦给利文斯顿的控制室(那儿的当地时间是刚过早上五点钟)和汉福德的控制室(那儿的当地时间是刚过凌晨两点)打电话,询问是否有人动过探测器或注意到任何奇怪的运转情况。他只打通了一个地方的电话。“我记得是利文斯顿。”德拉戈说。但被对方告知一切正常。
 
  最终,大约在收到电邮通知的一小时后,德拉戈向整个LIGO合作组织发出了一封群发电邮。“我在电邮里询问有没有人知道任何可能是假信号输入的情况。”德拉戈说。没人说有过假信号输入。但那封电邮提醒了所有人,激光干涉仪已经检测到一个非常明显的信号,起码从表面看来不可能是一次“盲输入”。这个信号极可能不是“盲输入”正好是他们不知晓的情况。几天后,合作组织的负责人对外发送通知,表示信号大概不是一次假信号输入。在LIGO合作组织内部,引力波的验证已经初露端倪。
 
  一等研究者意识到他们手头有着一个潜在的发现后,他们结束了工程运行,转向了数据接收模式,并认为仪器在这个阶段应该在未受任何调整的情况下运行。官方的说法是,2015年9月18日运行状态的改变标志着更新后的LIGO搜寻引力波源头的开端。但是,实际上科学家主要是试图收集足够的数据来验证这个早已观测到的信号,路易斯安那州立大学巴吞鲁日分校的物理学家、LIGO科学合作组织的发言人加布里娜·冈萨雷斯(Gabriela González)说道。为了测量背景噪声,估计信号的统计显著性,研究者需要从两台同时运行的探测器获得五天的数据。等到2015年10月5日,他们拥有了足够的数据。
 
  研究团队花费了更多时间来确保他们没有受到某种方式的愚弄,确保这个信号不是无意中被人输入的,也不是某个精心布置的恶作剧的一部分。但这些事被证明是无法实施的。“你需要一整队拥有各种各样技术能力的圈内人。”他如此说道。
 
  随着分析继续,结果被写进报告里,LIGO的几个负责人竭尽全力掩盖消息。“这是个挑战。”冈萨雷斯说,“但从一开始我们就向合作组织成员解释了保密的需要。”同时,分析持续进行着。“你不能发布个声明,接着说‘糟糕!对不起,我们弄错了!’”冈萨雷斯解释道。尽管如此,发现引力波信号的消息慢慢地泄露了出去,尤其是通过社交媒体和科研人员的博客。冈萨雷斯说,她发现对付――或者无视――各种询问是件带给人很大压力的事情,尤其是来自新闻记者的询问。“相比不回答别人的询问,解答别人的询问会给人带来许多快乐。”她说道,“但我们从始至终都没说谎。”
 
  但现在这条爆炸性新闻已经放出,LIGO的研究者可以自由发表言论。德拉戈说:“我会打电话给我的家人,告诉他们‘你们知道吗?我是目睹引力波的第一人。’”他对此很高兴。

 

资料来源 Science

责任编辑 遥 醒