⚛️ general relativity

Advanced Virgo during the LIGO-Virgo-KAGRA fourth observing run

本文详细阐述了在 2024 年 4 月至 2025 年 11 月的第四次观测运行期间，Advanced Virgo 的调试挑战与升级工作（包括信号回收镜的安装），并强调了其 68.9% 的运行周期以及 53 Mpc 的双中子星探测距离中值。

原作者： Virgo Collaboration, F Acernese, A Agapito, D Agarwal, I-L Ahrend, L Aiello, A Ain, W Ali, A Allocca, W Amar, A Amato, F Amicucci, C Amra, M Andia, T Andri, S Antier, F Arciprete, F Armato, N ArnaudVirgo Collaboration, F Acernese, A Agapito, D Agarwal, I-L Ahrend, L Aiello, A Ain, W Ali, A Allocca, W Amar, A Amato, F Amicucci, C Amra, M Andia, T Andri, S Antier, F Arciprete, F Armato, N Arnaud, L Asprea, M Assiduo, S Assis de Souza Melo, P Astone, F Attadio, F Aubin, G Avallone, N Avdeev, S Babak, S Bagnasco, S Baimukhametova, T Baka, G Balbi, G Baldi, N Baldicchi, G Ballardin, M Ballelli, B Banerjee, M Baratti, F Barone, M Barsuglia, D Barta, A Basti, M Bawaj, M Bazzan, F Beirnaert, M Bejger, C Bellani, D Beltran-Martinez, E Benedetti, I Bentara, S Bera, D Bersanetti, T Bertheas, A Bertolini, J Bezerra-Sobrinho, V Biancalana, F Bianchi, M Bilicki, A Binetti, S Biot, M Bitossi, M-A Bizouard, M Bloch, G Boileau, M Boldrini, R Bonnand, N Borghi, V Boschi, Y Bothra, A Boudon, A Bozzi, C Bradaschia, M Branchesi, T Briant, A Brillet, M L Brozzetti, G Bruno, F Bucci, A Buchicchio, A Buggiani, O Bulashenko, T Bulik, H J Bulten, R Buscicchio, N Busdon, D Buskulic, R Cabrita, G Cagnoli, E Calloni, E Capocasa, G Capoccia, G Capurri, F Carbognani, M Carpinelli, A Casallas-Lagos, J Casanueva Diaz, C Casentini, R Cavalieri, G Cella, P Cerd, E Cesarini, W Chaibi, E Chassande-Mottin, S Chaty, P Chessa, F Chiadini, A Chincarini, A Chiummo, A Chopra, N Christensen, G Ciani, M Cie, P Ciecielag, M Cifaldi, S Clesse, F Cleva, E Coccia, E Codazzo, P-F Cohadon, A Colombo, G Comp, L Conti, I Cordero-Carri, S Corezzi, S Cortese, L A Corubolo, A Cozzumbo, K Csuk, E Cuoco, M Cusinato, R R Cuzinatto, B D'Angelo, S D'Antonio, L D'Onofrio, D D'Urso, G D, S Dall'Osso, T Dal Canton, S Dal Pra, S Danilishin, V Dattilo, A Daumas, P Davis, J Degallaix, C J Delgado Mendez, S Della Torre, W Del Pozzo, A Demagny, G Demasi, A Depasse, J De Bolle, M De Laurentis, F De Lillo, F De Marco, F De Matteis, C de Melo, R De Pietri, R De Rosa, C De Rossi, R De Simone, S Dhage, C Diaz, F Diaz Guerra, M A Dicorato, D Diksha, J Ding, M Di Cesare, M Di Giovanni, S Di Pace, I Di Palma, D Di Piero, F Di Renzo, A Domiciano De Souza, O Dorosh, M Drago, M Dubois, U Dupletsa, H Duval, H Einsle, V Ernst, L Errico, M Esposito, F Fabrizi, V Fafone, M Fays, E Fenyvesi, A Feo, G Fern, T Fernandes, S Ferraiuolo, F Fidecaro, P Figura, I Fiori, V Fiumara, R Flaminio, F Flocco, J A Font, A Fragkos, N Franchini, F Frappez, F Frasconi, A Freise, O Freitas, S Galaudage, M Galimberti, B Garaventa, J Garc, P Garc, J Gargiulo, X Garrido, F Garufi, C Gasbarra, F Gautier, G Gemme, A Gennai, V Gennari, A Ghinassi, Archisman Ghosh, F Gittins, F Glotin, E Glowacki, S Gomez Lopez, A Goodwin-Jones, M Gosselin, C Gostiaux, R Gouaty, D Goupilliere, A Grado, M Granata, V Granata, G Greco, A C Green, C Grimaud, G M Guidi, F Gulminelli, Y Guo, M Haney, S Harikumar, J Harms, M T Hartman, B Haskell, D Hegde, H Heitmann, G Hemming, J Heynen, S Hild, D Hofman, L Honet, W-F Hsu, L Iampieri, G A Iandolo, M Ianni, A Ierardi, P Iosif, J Irwin, C Jacquet, T Jacquot, J Janquart, S Jaraba, P Jaranowski, G Joubert, B Kacskovics, A Karia, W Kiendrebeogo, S Koley, A E Koloniari, A Kr, E Kraja, S L Kranzhoff, J Kubisz, S Kuroyanagi, N Lajili, A Lakhal, M Lalleman, J A Lange, A Lartaux-Vollard, L Lavezzi, C Lazzaro, P Leaci, F Legger, A Lema, R Lemrani Alaoui, M Lenti, M Leonardi, M Lequime, N Letendre, M Lethuillier, S Lexmond, M Le Jean, T G F Li, F Liu, J-P Locquet, A Longo, M Lopez Portilla, M Lorenzini, V Loriette, M Lorusso, G Losurdo, D Lumaca, L Lunghini, A Macquet, S S Madekar, S Maenaut, E Maggio, M Magnozzi, E Majorana, N Man, M Mancarella, V Mangano, M Mantovani, M Mapelli, S Marchetti, F Marion, S Marsat, F Martelli, M Martinez, V Martinez, A Martini, J C Martins, L Massaro, A Masserot, S Mastrogiovanni, G Mastropasqua, L Maurin, L G Medeiros, L Mereni, C Michel, E Milotti, V Milotti, E Minakaki, Y Minenkov, Ll. M Mir, L Mirasola, C-A Miritescu, L Mobilia, M Montani, G Montefusco, A Moreso Serra, G Morras, A Moscatello, B Mours, C M Mow-Lowry, L Muccillo, F Muciaccia, D Nabari, S Nadji, A Nagar, D Nanadoumgar-Lacroze, V Napolano, A Nardecchia, I Nardecchia, H Narola, L Naticchioni, L Negri, A Nemmani, T C K Ng, S Nissanke, F Nocera, J Novak, M Oertel, G Oganesyan, R Oliveira, A Ouzriat, M A Palaia, C Palomba, P T H Pang, F Pannarale, M Panzeri, F Paoletti, A Paoli, A Paolone, L Papalini, G Papigkiotis, A Paquis, A Parisi, D Pascucci, A Pasqualetti, D Passuello, B Patricelli, K Paul, A Perreca, J Perret, D Pesios, C Petrillo, L Piccari, M Pichot, M Piendibene, F Piergiovanni, L Pierini, G Pierra, V Pierro, M Pillas, L Pinard, I M Pinto, M Pinto, A Pisarski, E Placidi, R Poggiani, E Polini, M Polo, J Pomper, E Porcelli, E K Porter, M Pracchia, G Principe, G A Prodi, P Prosperi, P Prosposito, M Punturo, P Puppo, G Qu, I Rainho, P Rapagnani, M Razzano, T Regimbau, A I Renzini, B Revenu, A Revilla-Pe, F Ricci, M Ricci, A Ricciardone, A Riminucci, F Robinet, A Rocchi, L Rolland, R Romano, A Romero-Rodr, S Ronchini, D Rosi, S Roy, D Rozza, P Ruggi, E Ruiz Morales, F Safai Tehrani, P Saffarieh, T Sainrat, S Sajith Menon, L Salconi, F Salemi, M Sall, M Salom, S Salvador, A Samajdar, N Sanchis-Gual, F Santoliquido, F Sarandrea, P Sassi, B Sassolas, M Schoor, K Schouteden, M Schulz, M Scialpi, M Seglar-Arroyo, J W Seo, V Sequino, M Serra, A Sevrin, L Silenzi, P J S Silva, L Silvestri, L Smith, S Soares de Albuquerque Filho, V Sordini, F Sorrentino, F Spada, V Spagnuolo, M Spera, P Spinicelli, D A Steer, J Steinlechner, S Steinlechner, N Stergioulas, M Suchenek, S Sudhagar, J Sun, J Suresh, A Svizzeretto, B L Swinkels, A Syx, M J Szczepa, M Tacca, M Tagliazucchi, I Takimoto Schmiegelow, N Tamanini, L Tao, E N Tapia San Mart, A Theodoropoulos, J Tissino, P Tiwari, E Tofani, M Toffano, I Tosta e Melo, E Tournefier, A Trapananti, R Travaglini, F Travasso, M C Tringali, G Troian, A Trovato, L Trozzo, M Turconi, C Turski, H Ubach, M Vacatello, M Valentini, E Vallejo-Pag, S Vallero, M van Dael, E Van den Bossche, J F J van den Brand, C Van Den Broeck, M van der Kolk, M van der Sluys, A Van de Walle, J van Dongen, H van Haevermaet, J V van Heijningen, P Van Hove, N van Remortel, M Vardaro, G Vedovato, S Venikoudis, P Verdier, M Vereecken, D Verkindt, S Verma, F Vetrano, A Veutro, A Vicer, N Villanueva Espinosa, J-Y Vinet, S Viret, H Vocca, M Was, M Wils, I C F Wong, T Wouters, M Wright, Z Wu, N Yadav, M Zanatta, T Zelenova, J-P Zendri, M Zeoli, M Zerrad, J Zhang, Y Zhao, L Zhizhong, L Zimmermann

发布于 2026-07-30

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CC BY 4.0

原作者： Virgo Collaboration, F Acernese, A Agapito, D Agarwal, I-L Ahrend, L Aiello, A Ain, W Ali, A Allocca, W Amar, A Amato, F Amicucci, C Amra, M Andia, T Andri, S Antier, F Arciprete, F Armato, N Arnaud, L Asprea, M Assiduo, S Assis de Souza Melo, P Astone, F Attadio, F Aubin, G Avallone, N Avdeev, S Babak, S Bagnasco, S Baimukhametova, T Baka, G Balbi, G Baldi, N Baldicchi, G Ballardin, M Ballelli, B Banerjee, M Baratti, F Barone, M Barsuglia, D Barta, A Basti, M Bawaj, M Bazzan, F Beirnaert, M Bejger, C Bellani, D Beltran-Martinez, E Benedetti, I Bentara, S Bera, D Bersanetti, T Bertheas, A Bertolini, J Bezerra-Sobrinho, V Biancalana, F Bianchi, M Bilicki, A Binetti, S Biot, M Bitossi, M-A Bizouard, M Bloch, G Boileau, M Boldrini, R Bonnand, N Borghi, V Boschi, Y Bothra, A Boudon, A Bozzi, C Bradaschia, M Branchesi, T Briant, A Brillet, M L Brozzetti, G Bruno, F Bucci, A Buchicchio, A Buggiani, O Bulashenko, T Bulik, H J Bulten, R Buscicchio, N Busdon, D Buskulic, R Cabrita, G Cagnoli, E Calloni, E Capocasa, G Capoccia, G Capurri, F Carbognani, M Carpinelli, A Casallas-Lagos, J Casanueva Diaz, C Casentini, R Cavalieri, G Cella, P Cerd, E Cesarini, W Chaibi, E Chassande-Mottin, S Chaty, P Chessa, F Chiadini, A Chincarini, A Chiummo, A Chopra, N Christensen, G Ciani, M Cie, P Ciecielag, M Cifaldi, S Clesse, F Cleva, E Coccia, E Codazzo, P-F Cohadon, A Colombo, G Comp, L Conti, I Cordero-Carri, S Corezzi, S Cortese, L A Corubolo, A Cozzumbo, K Csuk, E Cuoco, M Cusinato, R R Cuzinatto, B D'Angelo, S D'Antonio, L D'Onofrio, D D'Urso, G D, S Dall'Osso, T Dal Canton, S Dal Pra, S Danilishin, V Dattilo, A Daumas, P Davis, J Degallaix, C J Delgado Mendez, S Della Torre, W Del Pozzo, A Demagny, G Demasi, A Depasse, J De Bolle, M De Laurentis, F De Lillo, F De Marco, F De Matteis, C de Melo, R De Pietri, R De Rosa, C De Rossi, R De Simone, S Dhage, C Diaz, F Diaz Guerra, M A Dicorato, D Diksha, J Ding, M Di Cesare, M Di Giovanni, S Di Pace, I Di Palma, D Di Piero, F Di Renzo, A Domiciano De Souza, O Dorosh, M Drago, M Dubois, U Dupletsa, H Duval, H Einsle, V Ernst, L Errico, M Esposito, F Fabrizi, V Fafone, M Fays, E Fenyvesi, A Feo, G Fern, T Fernandes, S Ferraiuolo, F Fidecaro, P Figura, I Fiori, V Fiumara, R Flaminio, F Flocco, J A Font, A Fragkos, N Franchini, F Frappez, F Frasconi, A Freise, O Freitas, S Galaudage, M Galimberti, B Garaventa, J Garc, P Garc, J Gargiulo, X Garrido, F Garufi, C Gasbarra, F Gautier, G Gemme, A Gennai, V Gennari, A Ghinassi, Archisman Ghosh, F Gittins, F Glotin, E Glowacki, S Gomez Lopez, A Goodwin-Jones, M Gosselin, C Gostiaux, R Gouaty, D Goupilliere, A Grado, M Granata, V Granata, G Greco, A C Green, C Grimaud, G M Guidi, F Gulminelli, Y Guo, M Haney, S Harikumar, J Harms, M T Hartman, B Haskell, D Hegde, H Heitmann, G Hemming, J Heynen, S Hild, D Hofman, L Honet, W-F Hsu, L Iampieri, G A Iandolo, M Ianni, A Ierardi, P Iosif, J Irwin, C Jacquet, T Jacquot, J Janquart, S Jaraba, P Jaranowski, G Joubert, B Kacskovics, A Karia, W Kiendrebeogo, S Koley, A E Koloniari, A Kr, E Kraja, S L Kranzhoff, J Kubisz, S Kuroyanagi, N Lajili, A Lakhal, M Lalleman, J A Lange, A Lartaux-Vollard, L Lavezzi, C Lazzaro, P Leaci, F Legger, A Lema, R Lemrani Alaoui, M Lenti, M Leonardi, M Lequime, N Letendre, M Lethuillier, S Lexmond, M Le Jean, T G F Li, F Liu, J-P Locquet, A Longo, M Lopez Portilla, M Lorenzini, V Loriette, M Lorusso, G Losurdo, D Lumaca, L Lunghini, A Macquet, S S Madekar, S Maenaut, E Maggio, M Magnozzi, E Majorana, N Man, M Mancarella, V Mangano, M Mantovani, M Mapelli, S Marchetti, F Marion, S Marsat, F Martelli, M Martinez, V Martinez, A Martini, J C Martins, L Massaro, A Masserot, S Mastrogiovanni, G Mastropasqua, L Maurin, L G Medeiros, L Mereni, C Michel, E Milotti, V Milotti, E Minakaki, Y Minenkov, Ll. M Mir, L Mirasola, C-A Miritescu, L Mobilia, M Montani, G Montefusco, A Moreso Serra, G Morras, A Moscatello, B Mours, C M Mow-Lowry, L Muccillo, F Muciaccia, D Nabari, S Nadji, A Nagar, D Nanadoumgar-Lacroze, V Napolano, A Nardecchia, I Nardecchia, H Narola, L Naticchioni, L Negri, A Nemmani, T C K Ng, S Nissanke, F Nocera, J Novak, M Oertel, G Oganesyan, R Oliveira, A Ouzriat, M A Palaia, C Palomba, P T H Pang, F Pannarale, M Panzeri, F Paoletti, A Paoli, A Paolone, L Papalini, G Papigkiotis, A Paquis, A Parisi, D Pascucci, A Pasqualetti, D Passuello, B Patricelli, K Paul, A Perreca, J Perret, D Pesios, C Petrillo, L Piccari, M Pichot, M Piendibene, F Piergiovanni, L Pierini, G Pierra, V Pierro, M Pillas, L Pinard, I M Pinto, M Pinto, A Pisarski, E Placidi, R Poggiani, E Polini, M Polo, J Pomper, E Porcelli, E K Porter, M Pracchia, G Principe, G A Prodi, P Prosperi, P Prosposito, M Punturo, P Puppo, G Qu, I Rainho, P Rapagnani, M Razzano, T Regimbau, A I Renzini, B Revenu, A Revilla-Pe, F Ricci, M Ricci, A Ricciardone, A Riminucci, F Robinet, A Rocchi, L Rolland, R Romano, A Romero-Rodr, S Ronchini, D Rosi, S Roy, D Rozza, P Ruggi, E Ruiz Morales, F Safai Tehrani, P Saffarieh, T Sainrat, S Sajith Menon, L Salconi, F Salemi, M Sall, M Salom, S Salvador, A Samajdar, N Sanchis-Gual, F Santoliquido, F Sarandrea, P Sassi, B Sassolas, M Schoor, K Schouteden, M Schulz, M Scialpi, M Seglar-Arroyo, J W Seo, V Sequino, M Serra, A Sevrin, L Silenzi, P J S Silva, L Silvestri, L Smith, S Soares de Albuquerque Filho, V Sordini, F Sorrentino, F Spada, V Spagnuolo, M Spera, P Spinicelli, D A Steer, J Steinlechner, S Steinlechner, N Stergioulas, M Suchenek, S Sudhagar, J Sun, J Suresh, A Svizzeretto, B L Swinkels, A Syx, M J Szczepa, M Tacca, M Tagliazucchi, I Takimoto Schmiegelow, N Tamanini, L Tao, E N Tapia San Mart, A Theodoropoulos, J Tissino, P Tiwari, E Tofani, M Toffano, I Tosta e Melo, E Tournefier, A Trapananti, R Travaglini, F Travasso, M C Tringali, G Troian, A Trovato, L Trozzo, M Turconi, C Turski, H Ubach, M Vacatello, M Valentini, E Vallejo-Pag, S Vallero, M van Dael, E Van den Bossche, J F J van den Brand, C Van Den Broeck, M van der Kolk, M van der Sluys, A Van de Walle, J van Dongen, H van Haevermaet, J V van Heijningen, P Van Hove, N van Remortel, M Vardaro, G Vedovato, S Venikoudis, P Verdier, M Vereecken, D Verkindt, S Verma, F Vetrano, A Veutro, A Vicer, N Villanueva Espinosa, J-Y Vinet, S Viret, H Vocca, M Was, M Wils, I C F Wong, T Wouters, M Wright, Z Wu, N Yadav, M Zanatta, T Zelenova, J-P Zendri, M Zeoli, M Zerrad, J Zhang, Y Zhao, L Zhizhong, L Zimmermann

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

想象一下，宇宙是一个巨大的、寂静的海洋，但每隔一段时间，两个巨大的天体——比如黑洞或中子星——就会发生碰撞。当它们相撞时，不仅仅是溅起了水花；它们在时空本身的织面上发出了涟漪。这些涟漪被称为引力波。它们极其微弱，当它们穿过地球时，对空间的拉伸和挤压甚至小于一个质子的宽度。为了捕捉这些低语，科学家们建造了巨大的探测器，本质上是悬挂在真空室中的巨大L型镜面。他们利用激光以不可思议的精度测量镜片之间的距离。如果引力波经过，距离会发生极微小的变化，而激光光束则会讲述这个故事。这就是LIGO-Virgo-KAGRA网络的工作，这是一个全球性的科学家团队，正在倾听宇宙中最剧烈的事件。但倾听很难。这些探测器如此敏感，以至于它们能听到卡车驶过、建筑物沉降，甚至是激光束的热量导致镜面变形的声音。挑战不仅在于建造机器，还在于教会它忽略噪音，只倾听宇宙信号。

这篇论文讲述了位于意大利的“高级Virgo”探测器在其第四个主要监听周期（称为O4运行期）期间的故事，该周期发生在2024年4月至2025年11月之间。团队安装了一个名为“信号回收镜”的新硬件，它本应像一个高科技回声室一样，使探测器更加灵敏。然而，他们发现这个新设置就像是在试图让一支铅笔尖端保持平衡：它是“近乎不稳定”的。因为镜片的定位如此精确，探测器内部的激光开始表现得异常，它放大了一些不想要的“高阶模”（可以将其想象成主激光束产生的杂乱、模糊的回声），而不是仅仅产生清晰的信号。这些模糊的回声创造了一种响亮且神秘的噪声嗡鸣声，淹没了潜在的信号。

论文详细描述了科学家们如何努力驯服这种混沌。他们不能直接降低功率，因为探测器需要高能量才能工作，所以他们必须发挥创意。他们发现，通过故意让这个新镜片稍微偏离完美对准的状态——本质上是“故意错位”——他们可以打破放大噪声的反馈循环。这有点像为了停止静电干扰而稍微转动收音机旋钮，使其偏离完美的频道，尽管这意味着音乐不再那么清脆悦耳。他们还更换了一面散射光的脏镜子，并安装了新的“挡板”（类似于光陷阱）来捕捉从墙壁反弹的杂散光子。此外，为了进一步降低噪声，他们不得不将输入激光功率从22瓦降低到17瓦，这是为了降低问题回声强度而做出的必要妥协。

尽管面临这些障碍，探测器的表现依然出色。它的“开启”并处于监听状态的时间约为69%，对于这样一台复杂的机器来说，这是一个扎实的记录。在此期间，它能够“听到”高达5300万光年外的两颗中子星之间的碰撞。论文总结道，虽然新的设置非常棘手，需要一些妥协（如刻意的错位和功率降低），但团队成功地保持了探测器的运行。他们建议，对于未来的升级，他们可能需要用更稳定的设计来替换这些不稳定的镜片，以获得更高的灵敏度，但就目前而言，他们成功地维持了这场宇宙对话的进行。

技术摘要：LIGO-Virgo-KAGRA 第四次观测运行期间的 Advanced Virgo

问题与背景
本文详细介绍了 Advanced Virgo 检测器在 LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) 第四次观测运行（O4）期间（时间跨度为 2024 年 4 月 10 日至 2025 年 11 月 18 日）的性能、调试挑战及运行配置。主要解决的技术挑战是近不稳定双回收光学配置的运行。与第三次观测运行（O3）使用的功率回收配置不同，Advanced Virgo 通过安装信号回收（SR）镜，升级为了双回收法布里-珀罗·米歇尔逊干涉仪。这种配置结合了用于频率相关挤压的 285 米滤波腔，使得回收腔稳定性 $g$ 因子约为 0.999988。虽然在理论上是最优带宽，但这种“近不稳定”状态使得系统对热透镜效应、波前畸变和高阶模（HOMs）极其敏感，导致了显著的控制和噪声挑战，从而限制了检测器的灵敏度。

方法论与运行策略
本文描述了在此复杂光学环境下获取锁定、维持稳定性和减轻噪声的具体方法：

锁定获取（Lock Acquisition）： 由于自由度增加（五个纵向自由度），放弃了 O3 中使用的标准“可变细度（variable finesse）”策略。取而代之的是利用**辅助激光系统（ALS）**将臂腔与中心干涉仪解耦。通过使用辅助激光锁定臂腔并引入共同臂运动（CARM）偏移，可以在将臂腔带回共振之前，独立锁定中心自由度（PRCL、MICH、SRCL）。
热补偿： 为了管理近不稳定腔内循环功率引起的热透镜效应，采用了分布式热补偿系统（TCS）。这包括环形加热器（RH）、中心加热曲率半径校正（CHRoCC）以及作用于补偿板（CPs）上的 $\text{CO}_2$ 激光投影仪。一项特定策略是使用“中心加热（CH）”执行器来模拟主光束在锁定期间的热负载，以防止导致回收腔失稳的热瞬变。
对准控制： 由于 SR 镜对准与高阶模（HOMs）存在耦合，标准的对准信号已不足够。团队采用了**双机械抖动（double mechanical dithering）**技术。对于信号回收（SR）镜，通过监测检测器带宽对微分臂（DARM）信号响应的机械抖动情况来进行对准控制，通过故意使 SR 镜偏离对准中心到一个特定点，以最小化过剩噪声。
噪声缓解： 研究确定了一种主要的宽带过剩噪声，出现在 50–200 Hz 范围内。调查显示，该噪声源于载波高阶模（HOMs）耦合到输出端的基模，并在近不稳定的信号回收腔（SRC）中被放大。主要的缓解策略是故意使 SR 镜发生失准（约 2 $\mu$ rad），这降低了 SRC 对高阶模的增益并将检测器带宽从 $\sim$ 430 Hz 降至 $\sim$ 190 Hz。此外，通过在光学平台（SDB1、SNEB、SWEB）上安装新的隔板和光束阻截器来减轻散射光。

关键贡献与升级
本文记录了几项仪器升级及其具体成果：

高细度输出模式清洗器（OMC）： 将两腔系统更换为单腔高细度（ $\sim$ 1000）腔体，以减少损耗并改善对 6 MHz 边带的滤波。
量子噪声抑制： 调试了一台 285 米滤波腔。然而，由于需要通过 SR 失准来缓解过剩噪声，因此使用的是频率无关挤压而非频率相关挤压，因为后者在失准 SRC 中增加的光学损耗会抵消其带来的收益。
输入模式清洗器（IMC）载荷： 重新设计了 IMC 末端镜载荷，以提高俯仰刚度并消除齿轮箱共振，从而允许在更高激光功率下稳定运行。
定标： 部署了新的牛顿定标器（使用旋转转子），以提供绝对定标参考，将不确定度从光子定标器降低至 0.17%。
散射光控制： 通过改进光学平台挡板和安装光束阻截器，显著改善了散射光控制，特别是针对来自 SDB1 台的后向散射光噪声。

结果与性能

占空比： Advanced Virgo 在 O4b 和 O4c 期间实现了 68.9% 的占空比。这低于 O3 时约 75% 的占空比，主要是由于锁定程序复杂化（中位锁定时间增加至 45 分钟）以及近不稳定配置对环境闪烁（glitches）的敏感性。
天体物理范围： 双中子星（BNS）并合的角度平均中值距离为 53 Mpc。这比 O3 实现了 10–15% 的适度提升，但受到过剩噪声的显著限制。
噪声预算： 检测器灵敏度受 50–200 Hz 范围内的宽带过剩噪声支配，其随频率变化比例为 $f^{-0.67}$ 。该噪声被追溯为在 SRC 中产生共振的高阶模（HOMs）。虽然故意使 SR 镜失准降低了该噪声，但也同时降低了高频灵敏度，并使得频率相关挤压注入失效。
网络性能： LVK 网络（三台检测器同时观测）的占空比为 33%，低于 O3，这是由于通过同步停机时间来最大化联合观测时间。

意义与未来前景
论文得出结论，尽管成功调试并运行了近不稳定双回收配置，但其固有的对热变形和高阶模的敏感性掩盖了其他升级（如高细度 OMC 和挤压系统）的优势。作者指出，O4 调试过程中积累的经验促成了对一项重大未来升级的提议：使用三镜望远镜拓扑结构取代当前的近不稳定回收腔。这一改变预计将降低对热透镜效应的敏感性，消除对 SR 失准的需求，并在下一阶段探测运行中将 BNS 距离显著提升至 90–130 Mpc。本文作为操作接近光学腔稳定性极限时所遇到的挑战及权衡的全面技术记录。

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