引力波探测器
引力波探测器（英语：Gravitational-wave observatory）是引力波天文学中用于探测引力波的装置。引力波是加速中的质量在时空中所产生的涟漪。阿尔伯特·爱因斯坦在1916年首次提出引力波的概念。通过探测引力波，可以对广义相对论进行实验验证。常用的探测器有棒状探测器和激光干涉仪等，这些探测器的主要运作原理是测量引力波通过时对两个相隔遥远位置之间距离的影响。1960年代起，多个引力波探测器陆续被建造与启用，并在探测器灵敏度上有不断的进步。现今，这些探测器已具备探测银河系以内与以外的引力波源的功能，是引力波天文学的主要探测工具。
有一些实验已经给出引力波存在的间接证据，例如，赫尔斯－泰勒脉冲双星的轨道衰减符合广义相对论预测的因引力波发射而导致的能量减损。拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒因这项研究获得了1993年诺贝尔物理学奖。
2016年，LIGO科学团队与VIRGO团队共同宣布，在2015年9月14日测量到在距离地球13亿光年处的两个黑洞合并所发射出的引力波信号。之后，又陆续探测到多次引力波事件。
历史
最早实际投入运作的引力波探测器是1960年代美国马里兰大学的约瑟夫·韦伯制造的铝质实心圆柱，通常称为“棒状探测器 ”，是一种“共振质量探测器”。1969年，韦伯宣称他的探测器得到了可靠的结果，立刻引起轰动，但是后来的重复实验都得到了零结果。此后意大利、澳大利亚、美国的科学家相继建造了类似的铝质圆柱形探测器，有的采取了更复杂的减震、低温、真空等措施排除干扰，但是都没有得到令人信服的证据。
1962年，俄国物理学者麦可·葛特森希坦与弗拉基斯拉夫·普斯投沃特最早发表论文提议建造干涉仪来寻找引力波，可是，这点子并未获得重视。四年后，弗拉基米尔·布拉金斯基再度提出这点子，然而仍旧无疾而终。后来，约瑟·韦伯与莱纳·魏斯也分别独立发表出类似点子。韦伯的学生罗伯特·弗尔沃德在休斯研究实验室工作时，受到魏斯的鼓励，决定使用休斯研究实验室的经费来制造一台干涉仪。1971年，弗尔沃德首先建成臂长8.5m的雏型引力波干涉仪，经过150小时的探测以后，弗尔沃德报告，并未探测到引力波。
70年代，魏斯团队在麻省理工学院、汉斯·彼林团队在德国加兴的马克斯·普朗克研究所、朗纳·德瑞福团队在格拉斯哥大学，分别建成并且投入运行雏型引力波干涉仪。同时期，基普·索恩在加州理工学院组成了实验引力波团队。1979年，他特别从格拉斯哥大学聘请德瑞福来领导这团队，并且建造引力波干涉仪。1983年，在加州理工学院，索恩与德瑞福联手建成一台40m臂长的引力波干涉仪。在麻省理工学院的魏斯团队，由于申请到较少实验经费，只能建成一台1.5m臂长的引力波干涉仪。两个团队激烈地兢争，试图计划与建造更灵敏、更先进的引力波干涉仪。1984年，为了更有效率地运用有限资源，加州理工学院与麻省理工学院同意合作设计与建造激光干涉引力波天文台（LIGO），并且由基普·索恩、朗纳·德瑞福 与莱纳·魏斯共同主持这计划。
1999年，在路易斯安那州的利文斯顿与在华盛顿州的汉福德分别建成相同的探测器。2002年正式进行第一次探测引力波，2010年结束搜集数据。在这段时间内，并未探测到引力波，但是整个团队获得了很多宝贵经验，灵敏度也越加改善。在2010年与2015年之间，LIGO又经历大幅度改良，升级后的探测器被称为“先进LIGO”（aLIGO），于2015年再次开启运作。
另外，还有一些正在建造或运作中的地面干涉仪，例如，法国和意大利合作建造的处座干涉仪 （VIRGO）（臂长3000米）、德国和英国合作的GEO600（臂长600米）、以及日本正在建造中的神冈引力波探测器（KAGRA）（臂长3000米）等。另外，欧洲空间局（ESA）正在建造未来在太空中运行的激光干涉空间天线（LISA），其将会被用来探测低频引力波信号。
经过多年不懈努力， LIGO科学团队与VIRGO团队终于在2015年9月14日探测到两个黑洞并合所产生的引力波。之后，在2015年12月26日、2017年1月4日、2017年8月14日分别三次探测到两个黑洞并合所产生的引力波， 又在2017年8月17日探测到两个中子星并合所产生的引力波事件，这标志着多信使天文学的新纪元已经来临。
地面探测
共振质量探测器
“共振质量探测器”分为两类：“棒状探测器 ”与“球状探测器”。棒状探测器的灵敏度主要源自于圆柱体尖锐的共振频率，其半峰全宽通常只有一到几个赫兹。通常铝质圆柱体长约3米，共振频率大约在500赫兹至1.5千赫兹之间，质量约为1000千克，用细丝悬挂起来。当引力波照射到圆柱时，圆柱会发生谐振，继而可以通过安装在圆柱周围的压电传感器检测到。假设一个波幅为 
的短暂引力波照射到圆柱，则圆柱会被震动，震幅为
[m] 。
共振质量探测器主要会遭遇到三种噪声:热噪声、传感噪声和量子噪声。为了要测量到引力波的波幅，必须尽量削减这些燥声。
原本的韦伯棒状探测器的运作温度为室温。为了削减热燥声，当今，最先进的棒状探测器之一AURIGA的运作温度为0.1K。
激光干涉仪
当今最具规模的激光干涉引力波天文台（LIGO）主要是由加州理工学院和麻省理工学院负责运行，它也是美国国家科学基金会资助的最大科研项目之一。LIGO在两个站点建造有三台探测器，在华盛顿州的汉福德（Hanford）建有双臂长度分别为4千米和2千米的两台探测器（LIGO Hanford Observatory，简称LHO），而在路易斯安那州的利文斯顿建有一台双臂长度为4千米的探测器（LIGO Livingston Observatory，简称LLO），相距汉福德3002千米。LIGO采用了多种尖端科技。LIGO的防震系统能够压抑各种震动噪声，真空系统是全世界最大与最纯的系统之一，光学器件具备前所未有的精确度，能够测量比质子尺寸还小一千倍的位移，电算设施的高超功能足以处理庞大实验数据。。2002年起，LIGO正式启动数据采集工作，至2010年共执行了六次科学探测工作之后计划结束，最佳灵敏度已经达到10−19的数量级。