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印度这台臂长4公里的引力波探测器2011年提出,2026年4月23日在欣戈利县的奥恩达破土动工
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印度这台臂长4公里的引力波探测器2011年提出,2026年4月23日在欣戈利县的奥恩达破土动工

插图:tuput

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印度联邦内阁2016年2月17日宣布原则上批准印度LIGO,2023年4月6日批准施工,估算造价260亿卢比。2026年4月23日,项目在马哈拉施特拉邦的奥恩达破土动工,加州理工学院给出的首次观测目标年份是2030年。

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据加州理工学院发布的一份LIGO实验室新闻稿,印度的引力波探测器印度LIGO(LIGO-India)于2026年4月23日在马哈拉施特拉邦欣戈利县的奥恩达(Aundha)破土动工。它将是美国两台LIGO探测器的近乎复制品,两条臂各长4公里,加州理工学院给出的首次观测目标年份是2030年。

印度联邦内阁2016年2月17日宣布原则上批准,2023年4月6日批准施工。新闻信息局(PIB)给出的批准造价是260亿卢比。

谁出什么

印度LIGO是原子能部(DAE)和科学技术部(DST)的项目,以原子能部为牵头机构。美国国家科学基金会是合作方,依据的是一份谅解备忘录,新闻信息局把它的日期写作2016年3月30日。

由加州理工学院和麻省理工学院运营的LIGO实验室,提供一台完整干涉仪(围绕激光建造的测量仪器,下文会解释)的硬件、设计数据和培训。印度LIGO的网站说,印度提供场地、真空系统和建筑,并承担安装和运行仪器的全部人工和材料费用。网站还说,这些部件在美国的先进LIGO(Advanced LIGO)项目期间就已制成。《自然印度》(Nature India)2025年报道,美国将在今后几年随着施工进度开始运送硬件。

据项目网站,印度有四家机构分担工作。孟买的建设、服务和地产管理局(DCSEM)负责土地和土建工程。甘地讷格尔的等离子体研究所(IPR)负责真空系统。浦那的校际天文学与天体物理学中心(IUCAA)选定了场地,并将负责数据分析。印多尔的拉贾·拉马纳高级技术中心(RRCAT)负责光学、安装和调试。加州理工学院的新闻稿说,预计在项目的整个周期内,将有60多家印度机构参与。新闻信息局说,建成之后它将作为国家设施运行。

从2011年11月的提案到七年的等待

据LIGO文件库,提案于2011年11月15日提交给科学技术部和原子能部。作者是巴拉·艾耶(Bala Iyer)、塔伦·索拉迪普(Tarun Souradeep)、C. S. 乌尼克里希南(C. S. Unnikrishnan)、桑吉夫·杜兰达尔(Sanjeev Dhurandhar)、森迪尔·拉贾(Sendhil Raja)和阿南德·森古普塔(Anand Sengupta)。塔塔基础研究所的乌尼克里希南在2012年的一次报告中说,印度LIGO是在此前把第三台探测器放到澳大利亚的计划之后提出的。2012年8月,美国国家科学委员会批准了变更范围,使一台先进探测器得以迁到印度。

内阁的原则性批准于2016年2月17日宣布。新闻信息局的新闻稿指出,这发生在引力波探测消息公布的几天之后,并且没有给出造价。政府后来在2022年3月30日对人民院说,当时的估算是126亿卢比,原子能部已为前期投资工作批准了7.5亿卢比。

内阁于2023年4月6日星期四批准了施工,《德干先驱报》(Deccan Herald)第二天早上报道,估算造价260亿卢比。《自然印度》把两次批准之间的间隔算作七年。加州理工学院2023年4月的新闻稿把造价折成约3.2亿美元。

奥恩达、174英亩和一份48个月的合同

加州理工学院的新闻稿说,场地占地174英亩,选它是因为地震噪声低。IUCAA的桑吉特·米特拉(Sanjit Mitra)对《德干先驱报》说,这一带雨水和风也少,这两样都会干扰读数。新闻信息局2018年7月18日的答复把欣戈利列为首选场地,当时土地征用被描述为已到后期阶段。《自然印度》把在五个台站做的为期一年的地震研究、地质勘察,以及现场的一座地产和维护大楼,列为施工前的工作。加州理工学院说,2023年在场地上放置了奠基石。

2026年2月24日,拉森图博罗(Larsen & Toubro)宣布,其旗下两个业务板块拿到了原子能部的一份观测台订单。该公司承担的范围包括对振动敏感的土建工程和一根8公里的超高真空束管,工期是48个月。L&T没有说明订单金额。它把这份订单归为“重大”,按其自己的划分标准,这意味着100亿至250亿卢比。

《德干先驱报》2025年4月援引招标文件报道,施工预算是160亿卢比。它说,260亿卢比中的另外100亿卢比将用于传感器和探测器。DCSEM负责该项目的工程师萨米尔·贾达夫(Sameer Jadhav)2026年4月23日主持了破土仪式,原子能部秘书阿吉特·库马尔·莫汉蒂(Ajit Kumar Mohanty)也出席了。这是tuput能找到的最新的官方里程碑。

一对4公里长的管子怎样测量引力波

加州理工学院的LIGO网站解释说,每台LIGO探测器都是一个L形。两根各长4公里、宽1.2米的钢制真空管成直角相接。一束激光被分成两半,各沿一条臂行进,在远端的镜子上反射,再回来重新合并。通过研究这两半光如何干涉,科学家就能判断是否有引力波经过。

加州理工学院说,涉及的距离约为质子宽度的千分之一。印度LIGO的项目页面给出的激光波长是1064纳米,并说一束2瓦的种子光被放大到200瓦。镜子直径34厘米,重40公斤,悬挂在摆式悬架上,使它们与振动隔绝。

印度LIGO将采用汉福德(Hanford)和利文斯顿(Livingston)两台探测器的先进LIGO设计。加州理工学院的拉纳·阿迪卡里(Rana Adhikari)在2026年4月的新闻稿中说,团队预计它比最初的仪器更灵敏、更先进,装进去的东西会是“刚出炉的”。

第三台探测器给天空图添了什么

加州理工学院说,像汉福德和利文斯顿这样的两台探测器可以确认信号是真的,却无法确定它来自哪里,也无法揭示引力波的偏振(它振动的方向)。有第三台探测器就可以做三角定位;加州理工学院网站上的印度LIGO页面说,即便汉福德、利文斯顿加上室女座(Virgo)组成的网络,也只能给出大约一半天空的精确位置。页面还说,要在天空任何位置定位一个源,需要四台相当的探测器。

加州理工学院2023年4月的新闻稿举了一个例子。两台LIGO探测器能把一次中子星并合定位在100至1000平方度的天区内。加上印度,面积降到约10平方度。满月大约占0.2平方度。阿迪卡里说,定位精度会提高一个数量级。印度LIGO将是网络中的第五台探测器,网络里还有意大利的室女座和日本的KAGRA,它在地球另一侧的位置,填补了目前覆盖范围的空白。

望远镜必须搜索探测器给它们的那片天区,所以天区越小,搜索越快。加州理工学院的曼西·卡斯利瓦尔(Mansi Kasliwal)在2026年的新闻稿中说,这条基线会让天文学家把中子星并合三角定位到小得多的区域,并看到它们的光。迄今这些探测器发现了什么,见我们那篇听黑洞碰撞的文章。

2015年发现论文上的印度名字

两台美国探测器在2015年9月14日世界协调时09:50:45记录到了名为GW150914的信号。发现论文于2016年2月11日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。这次探测为LIGO的三位创始人赢得了2017年诺贝尔物理学奖,这是我们关于2016至2026年科学类诺贝尔奖的指南中的奖项之一。

tuput数了论文上印出的署名单位,在大约1000名作者中,找到37人列出了印度的机构。有些人还列出了国外的第二单位,所以这个数字取决于怎么数。九家机构是:浦那的IUCAA,班加罗尔的塔塔基础研究所国际理论科学中心,钦奈数学研究所,RRCAT,印度理工学院甘地讷格尔分校,IPR,孟买的塔塔基础研究所,印度科学教育与研究学院蒂鲁瓦南塔普拉姆分校和加尔各答分校。

IUCAA当时的新闻稿把两项贡献记在其科学家名下。第一项是1991年的想法,即把数千个预测的波形同探测器数据做匹配,出自杜兰达尔和当时在IUCAA做博士后的B. 萨蒂亚普拉卡什(B. Sathyaprakash)。第二项是检验不同探测器中的信号是否同源的一项测试背后的理论,由苏坎塔·博斯(Sukanta Bose)、杜兰达尔和阿尔恰纳·派(Archana Pai)奠定。当时任印度联盟IndIGO发言人的索拉迪普说,三台探测器组成的网络能更精确得多地定位信号源。IUCAA的天文学家也参加了信号之后对余辉的搜寻。

完工日期和造价是怎样变动的

乌尼克里希南2012年的报告预计,印度到2022年将运行一台先进探测器。新闻信息局2018年7月18日的答复说,印度LIGO预定2024年投入运行。加州理工学院2026年4月的新闻稿给出的首次观测年份是2030年,《自然印度》报道的运行时间也是2030年。L&T的48个月从2026年2月中标算起,将在2030年初结束。这个工期涵盖土建工程、真空系统和公用设施,L&T的新闻稿没有列出干涉仪本身的安装和测试。

造价数字在公开记录里也变过。2022年引用的原则性估算是126亿卢比,2023年批准的是260亿卢比。tuput找到的新闻信息局新闻稿没有解释这一差距。施工和仪器之间160亿卢比与100亿卢比的划分,是《德干先驱报》对招标文件的解读。

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资料来源与延伸阅读

  1. Press Information Bureau: Cabinet grants in-principle approval to the LIGO-India mega science proposal (17 February 2016)
  2. Press Information Bureau: Observatory for Gravitational Waves study (18 July 2018)
  3. Press Information Bureau: Funding for LIGO-India Project (30 March 2022)
  4. Press Information Bureau: Dr Jitendra Singh on the Indian Space Policy 2023 and LIGO-India (10 August 2023)
  5. LIGO Laboratory (Caltech): LIGO-India Breaks Ground on New Observatory (23 April 2026)
  6. LIGO Laboratory (Caltech): India Approves Construction of Its Own LIGO (17 April 2023)
  7. LIGO Laboratory (Caltech): LIGO-India, a planned joint India-US detector
  8. LIGO Laboratory (Caltech): What is LIGO?
  9. LIGO Laboratory (Caltech): What is an interferometer?
  10. Larsen & Toubro: L&T wins (Significant) order for LIGO India Observatory (24 February 2026)
  11. Deccan Herald: Cabinet approves new space policy and Rs 2,600-crore gravity wave observatory (7 April 2023)
  12. Deccan Herald: 2 years after Cabinet nod, India begins to set up gravitational wave observatory (18 April 2025)
  13. Nature India: India to begin construction of gravitational wave project (2025)
  14. LIGO-India project website: About, Detector and Institutions pages
  15. LIGO Document Control Center: LIGO-India proposal submitted to DST and DAE (15 November 2011)
  16. C. S. Unnikrishnan (TIFR): IndIGO and LIGO-India, scope and plans (talk of July 2012)
  17. Physical Review Letters 116, 061102: Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger
  18. IUCAA: Gravitational waves detected 100 years after Einstein's prediction

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