為一種新型設(shè)備創(chuàng)建原型 以監(jiān)控CERN地下結(jié)構(gòu)的運(yùn)動

它從一個相對簡單的目標(biāo)開始：為一種新型設(shè)備創(chuàng)建原型，以監(jiān)控CERN地下結(jié)構(gòu)的運(yùn)動。但該項(xiàng)目 - 歐洲核子研究中心與俄羅斯杜布納核研究聯(lián)合研究所(JINR)合作的結(jié)果迅速發(fā)展。原型變成了幾個完整的設(shè)備，可以作為地震的早期預(yù)警系統(tǒng)，可以用來監(jiān)測其他地震振動。更重要的是，這些稱為精密激光測斜儀的設(shè)備可用于歐洲核子研究中心及其他設(shè)備。該項(xiàng)目背后的研究人員正在測試高級處女座探測器中的一個裝置，該探測器最近探測到引力波 - 在一個世紀(jì)前由愛因斯坦預(yù)測的時空結(jié)構(gòu)中的微小波紋。如果一切按計(jì)劃進(jìn)行，

與傳統(tǒng)的地震儀不同，傳統(tǒng)的地震儀通過對彈簧懸掛的重物的影響來檢測地面運(yùn)動，精確的激光測斜儀(PLI)測量它們對液體表面的影響。通過將激光指向液體并觀察其如何被反射來完成測量。與重量 - 彈簧地震計(jì)相比，PLI除了平移運(yùn)動(上下和左右)外，還可以檢測角運(yùn)動，并且可以以非常高的精度拾取低頻運(yùn)動。

“PLI極其敏感，它甚至可以在刮風(fēng)的日子里探測日內(nèi)瓦湖上的海浪，”歐洲核子研究中心的首席研究員Beniamino Di Girolamo說。“它可以拿起具有1 MHz和12.4赫茲，2.4×10的靈敏度之間的頻率的地震運(yùn)動-5微弧度/赫茲½ ”，解釋從JINR聯(lián)合首席研究員儒略Budagov。“這相當(dāng)于在1米的距離內(nèi)測量24皮米(24萬億分之一米)的垂直位移，”來自JINR的聯(lián)合首席研究員Mikhail Lyablin補(bǔ)充道。

該團(tuán)隊(duì)在JINR和CERN的TT1隧道中組裝并測試了PLI原型。它表現(xiàn)良好，顯示出有可能成為高亮度大型強(qiáng)子對撞機(jī)(HL-LHC)和其他機(jī)器和實(shí)驗(yàn)的有用預(yù)警地震系統(tǒng)。大型強(qiáng)子對撞機(jī)及其質(zhì)子束對地震活動非常穩(wěn)健，但HL-LHC將使用更窄的光束來增加質(zhì)子 - 質(zhì)子碰撞的數(shù)量，從而有可能發(fā)現(xiàn)粒子物理學(xué)。這意味著在發(fā)生高震級地震時，波束更可能偏離中心，震中距離歐洲核子研究中心相對較近。位于機(jī)器上幾個點(diǎn)的PLI可以作為此類事件的早期預(yù)警系統(tǒng)。

考慮到PLI的潛力，HL-LHC項(xiàng)目支持團(tuán)隊(duì)構(gòu)建幾個新的PLI。一個PLI已經(jīng)安裝在亞美尼亞的Garni地震觀測臺，另一個已經(jīng)在歐洲核子研究中心的知識轉(zhuǎn)移小組和意大利的INFN研究所的支持下部署到意大利歐洲引力觀測臺，那里是高級處女座所在地。Virgo PLI是在2018年11月的APPEC會議之后開始的合作的結(jié)果，由JINR總干事引發(fā)并由CERN管理層鼓勵。合作進(jìn)展順利，不到一年后，Virgo PLI進(jìn)行了測試。

第一次測試的結(jié)果令人鼓舞。在8月6日僅采集了15分鐘的數(shù)據(jù)時，PLI發(fā)現(xiàn)的信號與已經(jīng)安裝在處女座的設(shè)備相同，從那天開始，它開始連續(xù)運(yùn)行并發(fā)現(xiàn)了幾次小震級地震。Virgo和PLI團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在建立從PLI到Virgo數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。這將更容易比較來自不同地震設(shè)備的數(shù)據(jù)，并評估PLI對處女座操作和引力波探測的潛在影響。“處女座和美國的兩個LIGO探測器最近開始尋找引力波，這種引力波將比以前的搜索更深入宇宙，”來自羅馬La Sapienza大學(xué)的前處女座發(fā)言人Fulvio Ricci說。“我們相信PLI可以在這一重要搜索中發(fā)揮作用，”他補(bǔ)充道。