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茍利軍│引力波:帶人類(lèi)傾聽(tīng)星辰大海之聲(9)

摘要:北京時(shí)間2016年2月11日23:40左右,加州理工學(xué)院教授David Reitze宣布,人類(lèi)首次發(fā)現(xiàn)了引力波。發(fā)布會(huì)上究竟揭開(kāi)了哪些謎團(tuán)?與之前的傳言有何不同嗎?中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)黑洞來(lái)客團(tuán)隊(duì)主要成員茍利軍研究員,全面解讀了這場(chǎng)激動(dòng)人心的發(fā)布會(huì),并對(duì)這項(xiàng)具有劃時(shí)代意義的科學(xué)發(fā)現(xiàn)做了較深入的分析。

我們現(xiàn)在知道,不僅僅是雙中子星,雙黑洞也存在著這種比較強(qiáng)的引力波。在之后的70年代,也有兩個(gè)人,一個(gè)是麻省理工Weiss, 一個(gè)是Forward,他們想到可以利用Michelson干涉儀來(lái)測(cè)量引力波的存在。具體的測(cè)量原理非常簡(jiǎn)單,就是說(shuō)一束激光進(jìn)來(lái),如果它的位置沒(méi)有變化的話,分成兩束最終被反射回來(lái),它們所形成的強(qiáng)度不會(huì)發(fā)生變化,但是如果距離發(fā)生了變化,所對(duì)應(yīng)的相位發(fā)生變化,我們所觀測(cè)到的強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生變化。如果一束激光一直在反射合并,它的強(qiáng)度沒(méi)有發(fā)生變化,那證明沒(méi)有引力波經(jīng)過(guò);那如果發(fā)現(xiàn)它的強(qiáng)度發(fā)生了變化,就可以間接推斷出引力波的存在。最終探測(cè)的強(qiáng)度與臂長(zhǎng)是有關(guān)系的。所以如果我們把臂長(zhǎng)做得非常長(zhǎng),這就相當(dāng)于把信號(hào)放大了,那么,盡管引力波的信號(hào)比較弱,最終還是有可能被探測(cè)到。

圖片6

后來(lái)美國(guó)的LIGO探測(cè)器的臂長(zhǎng)就做得非常的大,這是(圖片6)激光干涉探測(cè)儀的實(shí)驗(yàn)圖。LIGO計(jì)劃是在1992年由美國(guó)的自然基金委員會(huì)開(kāi)始資助的,它是世界上第一個(gè)大規(guī)模的引力波探測(cè)項(xiàng)目,是由加州理工和麻省理工的人建造的。麻省理工的人提出了探測(cè)的方法,加州理工在設(shè)備制造方面有非常強(qiáng)的技術(shù),強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,最終有了這個(gè)項(xiàng)目。LIGO包含了兩個(gè)探測(cè)器,一個(gè)是位于美國(guó)的華盛頓州Hanford城市,另外一個(gè)位于美國(guó)的路易斯安那州Livingston城市。

圖片7

這是Hanford的天文臺(tái)的照片(圖片7),我們可以看到,它有兩個(gè)4公里長(zhǎng)的測(cè)量臂,呈L型。臂長(zhǎng)做得足夠長(zhǎng)就可以放大微弱的引力波信號(hào)。

圖片8

這是另外一個(gè)天文臺(tái)Livingston在路易斯安那州的觀測(cè)天文臺(tái)(圖片8),每個(gè)臂長(zhǎng)也是四公里。

責(zé)任編輯:葉其英校對(duì):李天翼最后修改:
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