百年漫長等待：重力波偵測，獲2017諾貝爾物理獎

LIGO重力波觀測站

1960年代時，麻省理工學院的萊納．魏斯開始研究設計重力波觀測站，而加州理工學院的基普．索恩則在研究重力波的理論。原本麻省理工學院和加州理工學院都要建造自己的重力波觀測站，後來兩者合而為一成為LIGO（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory），當時這個計畫的主要負責人是萊納．魏斯、基普．索恩和朗納．德瑞福（Ronald Drever）。

LIGO是由兩座美國的重力波觀測站所組成，其中一座在西北的華盛頓州，另一座在東南的路易斯安那州。1994年啟動建造，由巴里．巴利許擔任LIGO計劃主持人。2002年完成後開始觀測，但是因為重力波非常的微弱，LIGO一直沒有偵測到任何的重力波，2010年LIGO停止觀測，進行設備升級，提高觀測站的精密度。自從2015年9月完成升級後，整個進展的速度變得非常快，重力波好像不時的幫助他們往前推一把！就像迫不及待的想讓世人知道它的存在。

原本2015年9月18日才要重新啟用的進階LIGO，但是重力波似乎要提早給他們一個驚喜，2015年9月14日美國的兩座重力波觀測站就偵測到重力波！這是首次直接偵測到重力波的存在。

首次成功偵測重力波的結果，一直到2016年2月11日才正式向外公佈，在此之前LIGO團隊對這重大的發現守口如瓶，甚至連家人都不能說。2015年9月14日的重力波事件是兩顆36和29倍太陽質量的黑洞，合併成一顆62倍太陽質量的黑洞，合併的過程中損失了3個太陽質量，這些損失的質量轉換成重力波，讓這14億光年遠的事件能夠被LIGO所偵測到。LIGO團隊之後又在2015年12月和2017年1月獨立偵測到兩次重力波事件，這些重力波事件都是兩顆黑洞合併成一顆較大黑洞的事件。

萊納．魏斯、基普．索恩和朗納．德瑞福在重力波上的成就，獲得了2016年邵逸夫獎。2004年成立的邵逸夫獎和諾貝爾獎有些類似，所以也被稱為東方的諾貝爾獎，不過它是頒給天文學、生命科學與醫學、數學科學等三個項目。邵逸夫獎有點像是諾貝爾獎的前哨獎，其中五名邵逸夫天文獎的得主，後來也得到諾貝爾物理獎。所以大家都認為重力波的發現會得諾貝爾獎，接下來只是時間早晚的問題。

VIRGO加入

2017年8月1日，義大利的一座VIRGO重力波觀測站也升級完成，加入兩座LIGO的觀測。兩個星期之後（2017年8月14日）VIRGO和兩座LIGO偵測到一個重力波的訊號。2017年9月27日，LIGO和VIRGO團隊在諾貝爾獎10月初公佈物理獎名單之前，發布他們的共同觀測結果。

VIRGO扮演相當重要的角色，前三次的重力波偵測都是兩座LIGO獨立偵測到的，如果世界上只有LIGO團隊能夠偵測到微弱的重力波，其他的科學團隊都做不到，那麼科學家的心裡不免有個小問號，畢竟科學是需要其他人的驗證的。但是2017年8月14日的重力波事件，VIRGO驗證了LIGO的觀測結果，讓科學家除去心中的疑慮，這讓LIGO的科學家從諾貝爾獎候選人，變成準諾貝爾獎得主！

迫不急待

一般諾貝爾獎的得主都要經歷長時間的等待，當瑞典皇家科學院確認他們的結果是正確無誤時，才會把諾貝爾獎頒給他們，從發表結果到獲獎往往要等個十幾年的時間。2015年9月14日LIGO才首次成功偵測到重力波，隔年2月發表成果，成果發表一年半後就獲得諾貝爾獎！這樣快速得獎的例子是非常罕見的，為什麼瑞典皇家科學院會做出這樣的決定呢？

其中一個原因是科學家對成功重力波偵測已經等太久了，重力波獲獎時，大家一致鼓掌叫好，幾乎沒有人提出質疑，也幾乎沒有人認為今年的物理獎應該頒給其他人。

這麼快頒給重力波研究的另一個原因可能是歲月。2016年2月11日發表的首次成功偵測到重力波的論文中，一共有1010位的作者，其中三人已經過世，他們甚至來不及看見第一次偵測到重力波的結果。朗納．德瑞福是最早參與LIGO計畫的人，他和萊納．魏斯與基普．索恩在2016年得到邵逸夫獎，卻沒有得到諾貝爾獎，因為他在2017年3月已經過世，享年85歲。一般認為，如果朗納．德瑞福還健在的話，非常可能會獲得諾貝爾獎，可惜的是諾貝爾獎不頒給過世的人。今年萊納．魏斯已經85歲，而基普．索恩和巴里·巴利許也不年輕，分別是77和81歲。

重力波的發現為天文學家開了一扇窗，讓我們可以探索新的事物，接下來LIGO和VIRGO會帶來什麼新發現呢？讓我們拭目以待！

撰文：李昫岱（歡迎來「屋頂上的天文學家」臉書和部落格）