来源：原理
138亿年前，发生了一件奇妙的事情：宇宙中的一切都在大爆炸中被创造出来。一直以来，天文学家和物理学家都想知道，在宇宙诞生的最初时刻究竟发生了什么？这是困扰着众多科学家的最大谜团之一，但我们并没有一种简单的方法可以探索这个问题。
宇宙的演化。| 图片来源：NASA这个问题之所以如此困难，是因为早期宇宙中充满了致密的等离子体，将构成光的粒子——光子困在其中，使光子只能与它们发生剧烈碰撞而无法逃脱。直到大爆炸的约38万年后，随着宇宙的膨胀，这些等离子体的密度开始降低，光子终于获得了自由之身。这一事件被称为"复合"，它为我们带来了可通过望远镜观测到的宇宙最早"快照"——宇宙微波背景（CMB）。
普朗克卫星绘制的宇宙微波背景。| 图片来源：European Space Agency， Planck Collaboration
尽管宇宙微波背景为我们了解早期宇宙提供了大量线索，但对望远镜来说，"复合"事件就像一堵围墙，挡住了我们的视线，使我们无法直接看到更早时期宇宙中发生的事情。
幸运的是，除了光子之外，天文学家还可以用时空结构中的涟漪——引力波来"聆听"大爆炸。近年来，由LIGO/VIRGO引力波探测器探测到的引力波为观测宇宙打开了一扇新的窗口，为我们探索最早期宇宙的秘密创造了新的可能。
然而到目前为止，天文学家探测到的所有引力波，都可被归类为天体物理学引力波（Astrophysical gravitational wave）。这类引力波是由一些在"较近时期内"发生的物理过程产生的，比如双黑洞或中子星的并合。
已发现的引力波来源包括双黑洞并合、双中子星并合、黑洞吞噬中子星。|图片来源：LIGO-Virgo / Frank Elavsky， Aaron Geller / Northwestern University
天文学家一直想要探测到另一类引力波，即可能在早期宇宙中产生的宇宙学引力波（cosmological gravitational wave）。这类引力波在产生之后可以在宇宙中自由传播，它们就像幽灵一般，能够穿过"复合"墙，从而成为研究早期宇宙的独特工具。
这两种引力波有一些不同之处。已观测到的天体物理学引力波来自天空中的某个精确方向，而宇宙学引力波则来自所有可能的方向。这使得探测宇宙学引力波变得非常困难。但是，如果天文学家能够探测到这类宇宙学引力波，则会收获到巨大的回报。
早期宇宙中有许多可能产生宇宙学引力波的现象。例如，在大爆炸后的不到一秒内，宇宙经历了一次指数级的膨胀，即暴胀时期。在暴胀结束时发生了"预热"，能量从驱动了暴胀的未知粒子上，转移到了今天已知的粒子上。而在预热过程中，就会产生宇宙学引力波。此外，相变事件以及一些与目前未知的粒子（如轴子）有关的过程也可能产生宇宙学引力波。
预热和相变等都可以产生宇宙学引力波。
因此，宇宙学引力波可以帮助我们获取大量关于宇宙诞生之初的信息，甚至有可能带来全新的物理学发现。
就像电磁波一样，引力波也是由许多不同的物体以不同的频率所辐射出来的。目前，正在运行的以及计划中的项目（比如脉冲星计时、地基和天基干涉仪）探索的引力波频率范围在纳赫兹和千赫兹之间。然而，从实验和理论的角度看，我们非常有必要寻找更高频率的引力波，比如在兆赫兹和吉赫兹频段之间。
绝大多数的高频信号可以立即带来关于粒子物理标准模型和宇宙学标准模型所无法描述的粒子或现象的信息。而这两种模型是我们目前对自然的最佳描述，因此，一但作出发现，就将有望帮助我们阐明宇宙中一些尚未解决的问题，如暗物质的组成和暴胀......
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