时间延迟干涉下的随机引力波背景探测灵敏度研究

       随机引力波背景是空间引力波探测的重要探测目标，这种信号可以由早期宇宙过程或邻近宇宙的天体系统贡献。随机引力波背景的探测和分析对于了解邻近天体的族群特征以及早期宇宙的演化过程具有重要作用。值得注意的是，由于空间引力波探测器的臂长不相等，需采用时间延迟干涉（TDI）技术压制探测器中的激光相位噪声。前人在讨论随机引力波背景的探测时，将TDI迈克尔逊近似为等臂长迈克尔逊，却未论证这一假设的有效性。

        最近，胡一鸣副教授团队以天琴、LISA等空间探测器为研究对象，分别针对单探测器独立探测和多探测器组网联合探测两种模式，比较了等臂长迈克尔逊和TDI迈克尔逊对随机引力波背景的探测能力。该工作在不采用任何近似条件的情况下，首次对TDI迈克尔逊下的引力波关联响应进行了严格推导，计算了TDI迈克尔逊的探测灵敏度。在高频处，由于长波近似失效，干涉点空间位置引起的相位差不可忽略，本工作在TDI通道下首次推导了干涉点的空间位置。分析表明，在探测灵敏度最好的频段（1 mHz-0.1 Hz），等臂长迈克尔逊与TDI迈克尔逊的探测能力无明显差异，二者在探测随机引力波背景方面具备良好的等价性。

       以上成果以“Impact of combinations of time-delay interferometry channels on stochastic gravitational wave background detection”为题，发表于Physical Review D。第一作者为梁正程博士后、通讯作者为胡一鸣副教授。合作者包括中山大学研究生李知圆、程俊，以及李恩坤副研究员、张建东副教授。该研究获得了广东省基础与应用基础（重大研究项目、面上项目、青年项目）、科技部重点研发专项、国家自然科学基金重点项的支持。

       原文链接：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.107.083033