Detection of gravitational waves in Michelson interferometer by the use of second order correlation functions
讨论了用频谱分析仪测量引力波探测器电流或光子数的二阶关联函数和观测引力信号的可能性。该方法是基于复杂的数据处理，预计将是有效的相干周期引力波。它被认为是引力波观测站目前使用的常规方法的替代方法。
2006-12-31 gr-qc
Probing cosmic chemical enrichment with next-generation gravitational-wave observatories
本文提出利用下一代引力波探测器观测不同金属度偏好的BBH子种群，以同时约束高红移恒星形成率与金属度分布。
2025-02-18 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Signals of primordial black holes at gravitational wave interferometers
原始黑洞（PBH）可以作为原始标量扰动的结果在小尺度上形成。这PBH形成的情况下，相关的引力波（GW）签名从二阶GWs诱导的原始曲率扰动，并从GWs在早期PBH占主导地位的时代。我们调查的能力，下一代GW实验，包括BBO，LISA和CE，探测这种PBH形成的情况下，在很宽的质量范围。用GW观测站测量随机GW背景可以限制质量为1 e9 - 1 e27 g的PBH的允许参数空间。我们还讨论了来自无约束区域的可能GW源，在该区域中，光PBH（<1 e9 g）在蒸发之前暂时主导宇宙的能量密度。我们展示了PBH的形成如何影响GW观测站的原始功率谱，并提供了现有PBH界限所隐含的约束。
2022-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Passive Newtonian noise suppression for gravitational-wave observatories based on shaping of the local topography
在这篇文章中，我们提出了一种新的方法来减少牛顿噪声的激光干涉引力波探测器位于地球表面。我们表明，挖掘米级的凹槽周围的主要测试质量的引力波探测器的地面，它是可能的，以减少耦合瑞利波驱动的地震扰动测试质量位移。最佳的凹槽形状的讨论给出，我们使用有限元模拟来推导牛顿噪声抑制的缩放与参数的凹槽以及地震激励的频率。考虑到类似于Advance LIGO配置的干涉仪，我们的模拟表明，对于深度为4米、宽度和长度分别为11米和5米的凹陷，在相关频率范围内，频率相关的牛顿噪声抑制因子为2至4。虽然对现有干涉仪进行改造似乎并非不可能，但将我们的概念应用于未来的基础设施似乎提供了更好的效益/成本比，因此具有更高的可行性。
2014-06-09 astro-ph.IM gr-qc
Ground motion prediction at gravitational wave observatories using archival seismic data
引力波观测站经常受到远震地震的影响，导致占空比和重合观测时间的减少。在这项分析中，我们利用机器学习算法和档案地震数据的力量来预测地震发生期间的地面运动和引力波干涉仪的状态。我们证明了从5倍到2.5倍的改进，在预测的地面速度的误差分散在以前的模型拟合为基础的方法。利用该方案实现的精度水平使得在过度地面运动期间切换控制配置成为可能，从而防止干涉仪失去锁定。为了进一步评估我们的方法的准确性和实用性，我们使用IRIS地震网络数据，并获得类似的估计和测量振幅之间的协议水平。性能表明，这种存档或预测方案可以扩展到引力波探测器站点以外的领域，用于基于灾害的早期预警警报。
2019-04-25 astro-ph.IM gr-qc
Arm locking for space-based laser interferometry gravitational wave observatories
激光稳频是激光干涉空间天线（LISA）等空间引力波观测站干涉测量系统的关键部分。臂锁定作为一种拟议的频率稳定技术，将长臂长度的稳定性转移到激光频率。臂锁定传感器合成航天器间相位测量的充分滤波的线性组合，以估计激光频率噪声，其可用于控制激光频率。在佛罗里达大学，我们开发了基于硬件的佛罗里达大学LISA干涉仪模拟器（UFLIS），以研究和验证激光频率噪声降低和抑制技术在现实的LISA样条件下。这些条件包括航天器之间的可变多普勒频移、LISA类信号传播时间、光学转发器、实际激光频率和定时噪声。我们回顾了不同类型的手臂锁定传感器，并讨论了它们在LISA中的预期性能。所提出的结果支持在相关的LISA样条件下的臂锁定的实验研究期间获得的结果。我们测量的噪声抑制以及初始瞬态和频率牵引多普勒频率误差的存在。本文的工作证明了LISA中臂锁定的有效性和可行性。
2014-01-08 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
The Accuracy of Neutron Star Radius Measurement with the Next Generation of Terrestrial Gravitational-Wave Observatories
本文探讨了下一代地面引力波天文台对中子星质量和半径测量精度的提升，发现包含三个下一代天文台的网络可将半径测量精度提升至50m以内，质量测量精度达0.5%，从而精确确定致密物质状态方程。
2024-03-26 astro-ph.HE gr-qc
Effects of lightning strokes on underground gravitational waves observatories
对于地基引力波（GW）探测器，大气中的雷击是环境噪声的来源。一些GW探测器是在地下设施中建造或计划建造的，了解雷击如何影响它们是很有意义的。本文介绍了KAGRA的雷电探测系统，展示了KAGRA隧道内外测得的磁场的特性。还显示了KAGRA主干涉仪GW通道中的一个闪电诱发事件。最后，闪电事件的GW实验的可能应用进行了讨论。
2021-06-06 astro-ph.IM gr-qc
Probing anisotropies of gravitational-wave backgrounds with a space-based interferometer III: Reconstruction of a high-frequency skymap
我们发展了一种数值方法来制作空间干涉仪观测到的引力波背景的高频天空图。基于互相关技术，在充分了解探测器天线方向图函数的情况下，可以直接从互相关信号的时序数据重建各向异性GWB的强度分布。我们演示了如何计划的空间干涉仪，LISA，可以使一个具体的例子各向异性信号的GWB的天空图。在高于特征频率$f_*=1/(2πL)$的频率处，其中$L$是探测器的臂长，没有仪器噪声的重建的天空图潜在地达到直到多极$\ell\sim10$的角分辨率。仪器噪声的存在降低了角分辨率。所得到的天空图对于信噪比S/N为$>5$的各向异性信号具有多极$\ell\leq 6\sim7$的角分辨率。
2006-07-20 astro-ph gr-qc
From LIGO to Fiber- Compact Sagnac Interferometer for Gravitational-Wave Detection
本文提出了一种基于萨格纳克的光纤干涉仪，用于实现更紧凑、成本更低的引力波探测系统，以克服现有迈克尔逊干涉仪的局限性。
2025-11-23 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Science with the space-based interferometer eLISA. III: Probing the expansion of the Universe using gravitational wave standard sirens
我们调查的各种配置的空间干涉仪eLISA探测宇宙的晚时间背景膨胀使用引力波标准警报器的能力。我们模拟目录的标准警报组成的大规模黑洞双星的引力辐射是可检测的eLISA，并有可能产生一个电磁对应观测未来的调查。识别对应物的主要问题在于使用eLISA获得足够准确的天空定位的能力。这严重挑战了四连杆（2臂）配置的能力，成功地约束宇宙学参数。相反，六连杆（3臂）的配置有可能提供一个测试宇宙膨胀到$z\sim 8$，这是补充其他宇宙学探测电磁观测的基础上。特别是，在最有利的情况下，它们可以在0.5%的水平上对$H_0$提供显著的限制。此外，可以将$(Ω_M, Ω_Λ)$限制到与当前SNIa结果竞争的水平。另一方面，由于在低红移处缺乏大质量黑洞双星标准警报，只能将暗能量限制在百分之几的水平。
2017-03-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Science with the space-based interferometer LISA. IV: Probing inflation with gravitational waves
我们研究了LISA天基干涉仪探测暴胀过程中不同机制产生的随机引力波背景的潜力。聚焦于动机良好的情况下，我们研究了由此产生的贡献，从粒子生产过程中的通货膨胀，通货膨胀的旁观者领域与不同的声速，有效场论的通货膨胀与特定模式的对称性破缺和模型导致形成的原始黑洞。LISA的投影灵敏度以独立于模型的方式用于各种检测器设计和配置。我们证明，LISA是能够探测这些动机良好的通货膨胀的情况下，超出了不可约的真空张量模式预期从任何通货膨胀的背景。
2016-12-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing non-tensorial polarizations of stochastic gravitational-wave backgrounds with ground-based laser interferometers
在四维引力的广义度规理论中，除了广义相对论中的两个张量模式外，还允许引力波有六种偏振：两种标量模式和两种矢量模式。这种额外的偏振模式出现是由于在修正的引力理论或额外维度的理论中有额外的自由度。因此，观测到的引力波可以用来约束引力的扩展模型。在本文中，我们调查的附加偏振模式的引力波，特别是专注于一个随机的引力波的背景下，在地球上的激光干涉探测器的可探测性。我们发现多个探测器可以分离探测器输出中的偏振模式的混合，并且它们对随机引力波背景的每个偏振模式具有几乎相同的灵敏度。
2009-04-17 astro-ph.CO gr-qc
Probing the Sound Speed of Dark Energy with a Lunar Laser Interferometer
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文提出利用月球激光干涉仪探测暗能量声速，通过测量宇宙学尺度引力势的实时演化，揭示暗能量微物理特性，建立声速与可观测应变信号的联系。
2026-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the Schroedinger-Newton equation in a Stern-Gerlach interferometer
为探测Schroedinger-Newton方程，本文提出在类Stern-Gerlach实验中，通过解析求解该方程并计算引力自相互作用势诱导的退相干效应来检验该引力自相互作用机制。
2024-03-25 gr-qc hep-th quant-ph
Machine Learning for Quantum-Enhanced Gravitational-Wave Observatories
针对引力波探测器压缩态制备维持难的问题，提出用机器学习预测LIGO第三次观测运行的压缩水平并分析退化来源，为未来压缩注入优化及智能闭环控制奠基。
2023-05-23 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Probing new light gauge bosons with gravitational-wave interferometers using an adapted semi-coherent method
我们适应的方法，最初开发的搜索准单色，准无限的引力波信号，直接检测新的光规玻色子与激光干涉仪，这可能是候选人的暗物质。为了搜索这些粒子，我们最佳地选择分析相干时间作为玻色子质量的函数，使得所有信号功率将被限制在一个频率箱中。我们把重点放在暗光子，规范玻色子，可以耦合到重子或重子轻子数，并解释它与引力波干涉仪的相互作用，在一个窄带，随机信号的结果。我们提供了一个端到端的分析方案，估计其计算成本，并调查后续技术，以确认或排除暗物质的候选人。此外，我们推导出的灵敏度的理论估计，并表明它是一致的，通过模拟确定的经验灵敏度，并从互相关搜索的结果。最后，我们使用LIGO Livingston第二次观测运行的数据将Feldman-Brachins上限，这对规范玻色子与干涉仪的耦合给出了一个新的强约束。
2021-03-11 astro-ph.IM gr-qc
Probing soft signals of gravitational-wave memory with space-based interferometers
School of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院）；School of Frontier Sciences, Nanjing University（南京大学前沿科学中心）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学天文与空间科学学院）
本文研究未来空间激光干涉仪探测引力波记忆软信号的前景，通过模拟贝叶斯参数估计显示单个LISA-like探测器在信噪比大于10时可独立检测软位移记忆信号，联合观测可显著提高精度。
2026-10-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing anisotropies of gravitational-wave backgrounds with a space-based interferometer: geometric properties of antenna patterns and their angular power
讨论了天基干涉仪观测到的随机引力波背景对各向异性的敏感性。除了尚未解决的银河双星作为计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）最有希望的GWB源之外，GWB的河外源可能在未来的空间任务中被探测到。因此，GWB的各向异性对于区分GWB的各种组分起着至关重要的作用。我们研究了天线方向图的各向异性的GWB超出低频近似的敏感性的一般特征。我们表明，天基干涉仪的灵敏度GWB的数据组合和探测器配置的对称性受到严重限制。天线方向图函数的球谐分析表明，探测器响应的角功率随频率增加，并且在单个LISA探测器的情况下，有效灵敏度为h_{eff} \sim 10^{-20} Hz^{-1/2}的可探测多极矩可以在$f \sim f_*=10$ mHz达到$\ell \sim$ 8-10。然而，最佳干涉变量的互相关对双极（\ell =0）强度各向异性是盲的，并且在某些情况下对偶极子（\ell =1）也是盲的，而与频带无关。此外，所有的自相关信号被证明是盲目的奇数多极矩（\ell =奇数），独立的频带。
2005-02-08 astro-ph gr-qc
Probing anisotropies of gravitational-wave backgroundswith a space-based interferometer II: Perturbative reconstruction of a low-frequency skymap
提出了一种利用微扰重建天基干涉仪观测到的引力波背景的方法。在GWB中存在各向异性的情况下，由于引力波探测器的非平稳性，所观测到的GWB的互相关信号固有地是时间相关的。由于互相关信号是通过与引力波探测器的天线方向图函数卷积的主信号的全天积分获得的，所以互相关信号的非平稳性以及天线方向图函数的全部知识可以用于重建GWB的强度图。在这里，我们给出了两个简单的方法来重建的天空地图的GWB的基础上的扰动展开在低频制度。第一个是基于谐波傅立叶表示的数据流和第二个是基于“直接”的时间序列数据。后一种方法使我们能够以直接的方式创建天空图。以计划中的空间干涉仪LISA观测到的银河系引力波背景为例，演示了重建技术。虽然低频天图的角分辨率相当有限，但本文提出的方法将有助于区分银河系起源的GWB与河外和/或宇宙起源的GWB。
2005-11-07 astro-ph gr-qc
Probing Neutron Star Equation of State Universality with Gravitational Waves
Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础科学国际理论科学中心）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
该研究针对中子星物态方程普适性假设的潜在失效问题，建立结合分层贝叶斯推断与分段多方参数化的检验框架，利用下一代引力波天文台的双中子星并合数据可检验该普适性。
2026-09-07 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Space-based Gravitational Wave Observatories
本文将作为《引力波天文学手册》的一章出现，我们将在本文中描述利用天基干涉引力波观测站探测引力波的情况。我们将提供一个概述的关键技术，其操作，说明使用激光干涉仪空间天线（LISA）的具体例子。然后，我们将概述天基探测器的数据分析战略，包括对时间延迟干涉测量法的描述，这是将激光频率噪声抑制到必要水平所必需的。我们将描述天基探测器瞄准的毫米赫兹频率范围内的引力波的主要来源，然后讨论这些观测将促进的一些关键科学研究。再次，这里给出的定量陈述将参考LISA的能力，因为这是研究得最好的任务概念。最后，我们将介绍关于今后可能进一步发射的更灵敏的天基探测器的一些建议。
2022-01-25 gr-qc
Probing For New Physics and Detecting non linear vacuum QED effects using gravitational wave interferometer antennas
真空中的低能非线性QED效应自1936年以来就被预言，并且几十年来一直是研究的主题。两个主要的方案已经提出了这样的'第一'检测：测量椭圆度的线偏振光束通过磁场和直接光-光散射。研究光在外场中的传播也可以用来探索新的物理学，如轴子粒子和毫荷电粒子的存在。它们在自然界中的存在会导致真空的折射率在存在外场的情况下不同于1，并且取决于光传播的偏振方向。在LIGO和VIRGO等引力波干涉仪中达到项目灵敏度的主要成就，为使用此类仪器检测电动力学中的QED校正和在极低能量下探索新物理开辟了可能性。本文讨论了直接测量双折射率与折射率测量的区别。我们提出了一个几乎寄生的实施外部磁场沿武器的处女座干涉仪，并讨论了这种选择的优势相比，以前提出的配置的基础上较短的原型干涉仪，我们认为是不够的。考虑到应变的设计灵敏度，对于不久的将来的VIRGO+干涉仪，$h<2\cdot10^{-23} \frac{1}{\sqrt{\rm Hz}}$在40 Hz范围内$- 400$ Hz导致在20 Hz以上的频率处的可变偶极磁体配置，使得$B^{2}D \ge 13000$ T $^{2}$ m/ $\sqrt{\rm Hz}$用于"第一“真空非线性QED检测。
2008-12-01 gr-qc hep-ex hep-ph
Probing the strong gravity regime with eLISA: Progress on EMRIs
恒星质量致密天体被超大质量黑洞捕获以及随后的内旋（由引力辐射辐射驱动）构成了像eLISA/NGO这样的天基天文台最重要的引力波来源之一。在这篇文章中，我们描述了它们作为高精度工具的潜力，这些工具可以用来测试黑洞的几何形状，也可以测试引力的强场状态。
2012-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Comment on "Probing gravitational wave polarizations with signals from compact binary coalescences"
在最近的一篇论文“Probing引力波polarizations with signals from compact binary coalescences”（arXiv：1710.03794 [gr-qc]）中，作者认为LIGO-Virgo网络对引力波的单次探测能够区分引力波的纯张量和纯矢量偏振。本文指出了作者分析中的一个错误，并指出只有在引力波沿干涉仪对张量或矢量偏振的零响应方向传播时，这种微分才是可能的。然而，LIGO-Virgo网络可以通过收集统计数据来区分纯张量和纯矢量偏振，正如我们在Phys. Scr中所展示的那样。92，125001（2017）。
2017-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Significant challenges for astrophysical inference with next-generation gravitational-wave observatories
本文指出下一代引力波天文台的高信噪比长时BNS信号因地球自转、干涉仪自由光谱范围效应复杂度剧增，现有数据压缩方法失效，16Hz以下关键频段的推断计算不可行，并探讨了解决方向。
2025-03-06 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Probing the Spins of Supermassive Black Holes with Gravitational Waves from Surrounding Compact Binaries
合并的致密黑洞（BH）双星可能存在于超大质量黑洞（SMBH）周围的核星团中，如Sgr A $^\ast$。它们也可能形成于活动星系核的吸积盘中。这种紧凑的双星可以发射低频带（0.001-1 Hz）的引力波（GW），可以被几个计划中的星载GW天文台探测到。我们表明，紧凑的二进制的轨道轴可能会经历显着的变化，由于与SMBH的自旋的帧拖动效应。轨道轴的动力学行为可以被理解为一种共振现象。我们表明，二进制轨道轴的变化率编码的SMBH的自旋信息。因此，从SMBH周围的致密双星中探测GW，特别是与双星轨道轴变化相关的波形调制，可以为SMBH的自旋提供新的探测。
2022-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Beyond LISA: Exploring Future Gravitational Wave Missions
高级激光干涉仪天线（ALIA）和大爆炸观测器（BBO）已被提议作为激光干涉仪空间天线（LISA）的后续任务。在这里，我们研究这些天文台的能力，以及它们如何与任务的科学目标。我们发现，先进的激光干涉仪天线在立体声（ALIAS），我们提出的扩展ALIA的任务，将大大进一步满足ALIA的主要科学目标，研究中等质量的黑洞。我们还比较了LISA的能力，LISA任务的相关扩展，激光干涉仪空间天线在立体声（LISAS）。此外，我们发现，BBO的初始部署阶段将足以解决BBO的关键科学目标，即探测引力波背景，同时仍然提供有关前景源的详细信息。
2005-10-17 gr-qc
Optical sensitivities of current gravitational wave observatories at higher kHz, MHz and GHz frequencies
本文计算了现有引力波天文台在kHz、MHz和GHz频段由光子散粒噪声主导的高频灵敏度，揭示其频率梳特性，为新型高频引力波探测器提供对比基准。
2024-09-04 astro-ph.IM gr-qc hep-ex
Laser Interferometers as Dark Matter Detectors
虽然全球宇宙学和局部星系丰富的暗物质是公认的，它的身份，物理大小和组成仍然是一个谜。在本文中，我们分析了一个重要的问题，暗物质通过其引力相互作用的可探测性，使用当前和下一代引力波天文台寻找宏观（公斤级或更大）的对象。保持暗物质的尺寸小于探测器的物理尺寸，并保持其质量为自由参数，我们得到了预期的事件率。对于质量的有利选择，我们发现暗物质相互作用可以在空间探测器（如LISA）中以每十年一次的速度被探测到。然后，我们假设存在一个额外的汤川力之间的暗物质和常规物质。通过选择力的范围与探测器的尺寸相当，我们得出了对这种新力的灵敏度水平，它在很宽的参数范围内超过了其他探针的灵敏度。对于足够大的汤川耦合强度，地面和空间探测器的暗物质事件的发生率可以超过每年10次。因此，引力波观测站可以为全球寻找暗物质的非引力相互作用做出重要贡献。
2016-05-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Stochastic Ultralight Dark Matter with Space-based Gravitational-Wave Interferometers
本研究在频率主义框架内利用时间延迟干涉测量推导了天基引力波干涉仪对随机超轻暗物质（ULDM）的灵敏度，发现其能改进耦合强度限制，并指出信号不相关的探测器配置为ULDM探测的最优选择。
2024-10-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Handling Data Gaps for the Next Generation of Gravitational-Wave Observatories
Montana State University（蒙大拿州立大学）
本文提出一种高效处理数据缺口的时频域贝叶斯数据增强方法，有效缓解频域分析中的谱泄漏问题，并适用于LISA和未来3G地面干涉仪。
2026-04-30 gr-qc
A Xylophone Configuration for a third Generation Gravitational Wave Detector
实现第三代引力波（GW）观测站所设想的苛刻的灵敏度和带宽，对于单个宽带干涉仪来说极具挑战性。需要非常高的光功率（兆瓦）来减少高频下的量子噪声贡献，而干涉仪反射镜必须被冷却到低温温度以减少低频下的热噪声源。为了解决这种潜在的冲突，高的热负荷的低温试验群众，我们提出了一个概念设计的第三代GW天文台，由一个高功率，高频干涉仪和低温低功率，低频仪器的2波段木琴配置。具有inspiral范围为3200 Mpc和38000 Mpc的二元中子星和二元黑洞合并，分别，我们发现，木琴配置的潜在灵敏度可以显着更广泛和更好的比可能在一个单一的宽带干涉仪。
2009-07-15 gr-qc
Probing resonant excitations in exotic compact objects via gravitational waves
来自假定的双黑洞合并的引力波（GW）现在正在定期用高级LIGO和高级Virgo干涉仪进行检测。已经提出了不同于克尔黑洞的奇特致密天体（ECO），它可以以各种方式在GW信号上留下印记。在这里，我们考虑激励的ECO在inspiral，这可能会发生时，单调增加的GW频率匹配的一个异国情调的对象的共振频率。这导致轨道能量被带走，导致轨道相位演化的加速。我们表明，诱导相移$\lesssim 10$弧度的共振可以检测到第二代干涉仪，使用贝叶斯模型选择。我们应用我们的方法，从先进的LIGO和先进的处女座的第一次和第二次观测运行的GWTC-1目录中的检测，发现与二进制黑洞的源的性质的一致性。
2020-04-10 gr-qc
Probing Compact Binary Coalescences in the Decihertz GW Band with IndIGO-D
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院古吉拉特分校）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（大学间天文与天体物理中心）
IndIGO-D通过十赫兹引力波探测实现中等质量黑洞和双星neutron星的探测，提升多波段和多信使发现的前景。
2026-10-20 astro-ph.HE gr-qc
Probing the galactic and extragalactic gravitational wave backgrounds with space-based interferometers
本研究利用LISA及LISA-天琴组合，通过时间相关响应函数分析各向异性随机引力波背景的球谐系数，发现无法严格约束银河系信号，但可高置信度区分并确认银河系与河外星系背景的存在。
2024-02-11 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Compact Michelson interferometers with subpicometer sensitivity
自2015年以来，干涉引力波观测站网络已成功探测到数十个天体物理信号。在本文中，我们实验研究紧凑的传感器，有可能提高引力波探测器的灵敏度，中等质量的黑洞。我们只使用商业组件，如传感头和激光器，组装的设置，并证明其亚皮米精度。该装置由一对迈克尔逊干涉仪组成，该干涉仪使用深度频率调制技术在多个干涉条纹上获得线性相对位移读数。我们实现了一个激光频率稳定方案，以达到0.3的灵敏度，$\text{pm} / \sqrt{\text{Hz}}$以上0.1\，Hz。该装置还具有改进其他实验的潜力，如扭秤和商用地震仪。
2022-10-04 gr-qc physics.ins-det
Enhancing interferometer sensitivity without sacrificing bandwidth and stability: beyond single-mode and resolved-sideband approximation
量子噪声限制了精密测量设备的灵敏度，如激光干涉仪引力波观测台和轴子探测器。在散粒噪声限制的制度，这些谐振检测器的峰值灵敏度和带宽之间的权衡。在引力波探测器中规避这一限制的一种方法是嵌入一个色散光机械滤波器来拓宽带宽。然而，原始的滤波器腔设计使整个系统不稳定。最近，我们提出了臂腔和光机滤波器之间的相干反馈，通过PT对称性来消除不稳定性。基于哈密顿形式主义的原始分析采用了单模和分解边带近似。在本文中，我们超越这些近似，并考虑现实的参数。我们表明，有关稳定性的主要结论仍然完好无损，与奈奎斯特分析和详细的时域仿真。
2021-04-06 gr-qc physics.ins-det quant-ph
Sources and technology for an atomic gravitational wave interferometric sensor
我们研究使用原子干涉仪作为mHz-Hz频段引力波的探测器，这是对计划中的光学干涉仪的补充，如激光干涉仪引力波天文台（LIGO）和激光干涉仪空间天线（LISA）。我们描述了一种优化的原子引力波干涉传感器（AGIS），其灵敏度与基线长度的5/2次方成正比，而不是一个更保守的设计的线性缩放。技术挑战进行了简要讨论，是一个桌面演示AGIS，目前正在建设中的伯克利分校。我们研究了一系列的潜在来源的引力波可见AGIS，包括银河系和河外双星。根据预测的散粒噪声有限的性能，AGIS应该能够在500秒差距内探测到Ia型超新星的前兆，最多提前200年。优化的检测器可以能够检测来自RX J0806.3+1527的波。
2010-10-24 gr-qc
A Pseudo Plane-wave Gravitational Calibrator for Gravitational Wave Observatories
Center for Experimental Nuclear Physics and Astrophysics, University of Washington（华盛顿大学实验核物理与天体物理中心）；California Institute of Technology（加州理工学院）；LIGO Hanford Observatory（LIGO汉福德天文台）；The University of Sheffield（谢菲尔德大学）；SUPA, University of Glasgow（苏格兰物理联盟，格拉斯哥大学）
提出一种由四个四极转子组成的矩形阵列，产生伪平面波引力加速度，将校准精度对测试质量位置的依赖性降至最低，实现0.15%的加速度不确定度。
2026-06-17 gr-qc physics.ins-det
A new type of quantum speed meter interferometer: measuring speed to search for intermediate mass black holes
LIGO最近发现的引力波（GW）令人印象深刻地启动了引力天文学的新领域，它使我们能够瞥见迄今为止只能推测的令人兴奋的物体。在未来GW观测站的检测频带的低频端的进一步灵敏度改进依赖于量子非破坏（QND）方法来抑制用于读出GW信号的光场的基本量子波动。在这里，我们发明了一个新的概念，如何把一个传统的迈克耳孙干涉仪的QND测速干涉仪相干抑制量子反作用噪声，通过使用两个正交偏振的光和一个光环行器耦合他们。我们进行了详细的分析，如何实现的灵敏度的不完善和光学损耗的影响，发现这里提出的配置将显着提高低频灵敏度，并增加可观察的事件率的二元黑洞合并的范围内的$10^2-10^3 M_\odot$的一个因素高达$\sim300$。
2017-03-22 gr-qc quant-ph
Probing dynamical spacetimes with gravitational waves
在这十年里，先进的LIGO和Virgo等天文台将首次直接探测到引力波。主要的来源是双中子星和黑洞的合并，它们是动力时空的理想探测器。这将预示着一个新的时代，在引力的实证研究。我们将第一次接触到真正的强场动力学，在那里，量子引力的低能印记很可能会显现出来。此外，我们将能够寻找那些可能只在大距离尺度上才能让人知道它们存在的效应，比如引力波从源到观测者必须穿越的那些效应。最后，合并双星可以作为宇宙距离的标志，研究宇宙的大尺度结构和演化。随着先进探测器时代的快速临近，正在开发具体的数据分析算法，以寻找从合并的二进制信号偏离广义相对论，考虑到嘈杂的探测器输出以及大多数源将接近可探测性阈值的预期。类似地，已经提出了几种实用的方法来将它们用于宇宙学。我们解释了现有技术，包括仍然需要克服的障碍，以便最佳地利用将被检测到的信号。虽然重点将放在第二代天文台上，但我们也将讨论未来第三代地面设施（如爱因斯坦望远镜）以及天基探测器可以完成的一些科学。
2013-01-30 gr-qc
Prospects for probing gravitational waves from primordial black hole binaries
研究了未来引力波探测器在探测原始黑洞双星中的应用前景。我们表明，在广泛的质量范围从$10^{-5}M_\odot$到$10^7M_\odot$，未来的GW干涉仪提供了一个潜在的探测PBH丰度比任何现有的实验更敏感。特别是，我们发现，银河系PBH双星的质量低至$10^{-5}M_\odot$可以探测与ET，AEDGE和LISA通过搜索近单色连续GW信号。这样的搜索可以独立地测试PBH对OGLE观察到的超短微透镜事件的解释。我们还考虑了通过引力子-光子转换从小行星质量的PBH双星观测GW的可能性。
2021-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing Warm Inflation via Correlated Gravitational Waves from First Order Phase Transitions
本文研究暖暴胀中加热诱导的两个关联一级相变产生的引力波，其谱特征可区分暖/冷暴胀并约束耗散耦合与能量尺度，未来观测站可检验。
2025-10-27 gr-qc
Constructing Nano-Object Quantum Superpositions with a Stern-Gerlach Interferometer
探索量子力学，广义相对论的量子方面，以及经典引力的感知和约束，都可以通过前所未有的空间大小的大质量物体的叠加来实现。在本文中，我们表明，有一个可行的设置来源于可实现的磁场梯度${\cal O}(10-100)$ Tm $^{-1}$构建一个大的空间叠加的${\cal O}(10^{-4}-10^{-8})$ m质量${\cal O}(10^{-16}-10^{-14})$公斤在一个时间段高达$0.1-10$秒。
2022-05-12 gr-qc quant-ph
Probing optomechanical correlations between two optical beams down to the quantum level
辐射压力的量子效应预计将限制第二代引力波干涉仪的灵敏度。虽然这种效应无处不在，但它是如此微弱，以至于还没有被实验证明。利用高精细度光学腔和经典强度噪声，我们证明了被送入同一运动镜腔的两束光之间的辐射压力诱导的相关性。我们的方案可以扩展到量子水平，并在高灵敏度测量和量子光学的应用。
2008-09-15 gr-qc quant-ph
Using tunable coherence for reaching micrometer coherence lengths and suppressing stray light in a power-recycled Michelson interferometer
本研究通过可调相干技术在10GHz调制频率下实现微米级相干长度抑制，提升迈克尔逊干涉仪的杂光抑制性能。
2025-11-19 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
From micro to macro and back: probing near-horizon quantum structures with gravitational waves
未来的空间引力波干涉仪LISA可以探测到超大质量的双星，这可能使我们能够区分黑洞和超紧凑的无水平物体，即使后者是出于量子引力的考虑。我们表明，非常小的潮汐勒夫数的测量水平的$10\%$的准确性（如可实现的“黄金双星”）也可以允许区分不同的模型，这些异国情调的紧凑对象，即使考虑到内在的不确定性，由于量子力学的对象半径puperium。我们认为，在进行这些测量没有概念上的障碍，主要的挑战仍然是小潮汐效应的可检测性和准确的波形建模。我们的分析只使用坐标无关的量与适当的径向距离和物体的总质量。
2019-07-23 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Optimal detection of burst events in gravitational wave interferometric observatories
我们考虑的问题，检测突发信号的未知形状。我们引入了一个统计量，它概括了由Flanagan和Hughes提出并由Anderson等人扩展的超额功率统计量。我们提出的统计量对于任意噪声谱特性都是最优的，在两个假设下，噪声是高斯的，并且信号的先验是均匀的。统计推导是基于这样的假设，即信号影响仅影响数据流中的N个样本，但没有其他信息是先验可用的，并且每个样本处的信号值可以是任意的。我们表明，所提出的统计可以结合标准的时间序列分析工具，可以有效地实现，所产生的计算成本仍然是兼容的干涉数据的在线分析。我们将这个版本的超额功率统计推广到多个检测器的情况下，还包括相关噪声的影响。我们给出了完整的细节，无论是单检测器和多检测器的情况下，该算法的实施，我们讨论的确切和近似的形式，根据噪声的具体特性和假设的突发事件的长度。作为一个例子，我们将展示什么是网络的干涉仪的灵敏度的三角函数突发。
2001-12-08 gr-qc
Advanced quantum techniques for future gravitational-wave detectors
光的量子涨落限制了先进的激光干涉引力波探测器的灵敏度。这是迈向下一代引力波观测站的主要障碍之一。探测器灵敏度的预期显著提高需要使用量子非破坏测量和反作用规避技术，这使我们能够规避海森堡不确定原理施加的灵敏度限制。在我们之前的综述文章：“引力波探测器中的量子测量理论”[Living Rev. Relativity 15，5（2012）]中，我们阐述了量子测量理论的基本原理，并提供了分析干涉仪量子噪声的框架。本文的范围是回顾近年来提出的量子噪声抑制的新技术，并把它们放在同一个框架。我们的干涉测量方案和拓扑结构的描绘是为了在选择下一代引力波天文台的设计过程中的援助。
2019-03-12 gr-qc
Probing Inflationary Origins of Primordial Black Holes with LIGO--Virgo--KAGRA O1--O4a data
Tsinghua University（清华大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）
本研究利用LIGO--Virgo--KAGRA O1--O4a数据约束两种暴胀机制产生的原初黑洞，未发现证据，但设定了95%置信上限，证明随机引力波观测是探测小尺度暴胀物理和PBH形成的强大互补手段。
2026-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Characterizing Gravitational Wave Detector Networks: From A$^\sharp$ to Cosmic Explorer
本文分析了A#级LIGO探测器与宇宙探索者、爱因斯坦望远镜等新一代引力波观测台不同组网方案的科学能力，明确了各配置在定位、多信使天文及高红移源探测等方面的性能差异。
2024-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing neutron star superfluidity with gravitational-wave data
我们讨论的可能性，未来的引力波探测器可能能够检测到各种模式的老，冷中子星的振荡。我们认为，这样的检测将提供独特的见解超流体性质的中子星核心，也可能导致一个更好的理解脉冲星故障。我们的估计是基于一个探测器配置与几个窄带（低温）干涉仪作为一个“木琴”，这可能会导致在高频率的高灵敏度。我们还利用了我们对脉动超流中子星核动力学的最新进展。
2001-10-26 astro-ph gr-qc nucl-th
Glitch noise classification in KAGRA O3GK observing data using unsupervised machine learning
本研究利用无监督机器学习（变分自编码器结合谱聚类）对KAGRA O3GK数据中的毛刺噪声图像进行分类，识别出八种噪声类别，展示了该方法在提升引力波观测可靠性和支持未来探测器发展方面的潜力。
2025-10-16 astro-ph.IM gr-qc
