作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2015/9/17 9:09:41
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在爱因斯坦提出广义相对论100年后
引力波探测进入最后阶段


位于松林中的LIGO

图片来源:LIGO Scientific Collaboration

本报讯 在爱因斯坦于德国柏林提出广义相对论近100年后,对于他预测的引力波的探测终于进入了最后阶段。

就在本周,在历经5年斥资2亿美元的彻底检修后,世界最大的引力波设施预计将开始再次搜集数据。在本世纪的第一个十年,激光干涉引力波天文台(LIGO)曾徒劳地寻找着这些宇宙涟漪。

然而据参与这项试验的一些物理学家推测,这座天文台的改良版本——被称为高级LIGO——在未来3个月中探测到任何引力波的比例将高达1比3。

“900强LIGO科学合作”组织发言人Gabriela González介绍说,初始测试显示,该天文台位于华盛顿州及路易斯安那州的双子探测器的表现达到了预期水平。这对于一个迄今为止花费了6.2亿美元的机器来说并不是什么壮举。

并没有参加LIGO管理团队的德国汉诺威市马普学会引力物理学研究所所长Karsten Danzmann表示:“这是第一次,这一领域的任何事情都在按照预算和时间表运行。”

根据广义相对论,引力来源于大物体与可延展的时空之间的相互作用。爱因斯坦预测,加速的质量,如碰撞中子星或黑洞会干扰时空并产生能够在宇宙中传播的引力波。

LIGO的每个探测器被设计用来通过比较激光束路径的变化测量时空的变形。激光干涉引力波站呈L型结构,长度为4公里,内部结构为真空管,激光束则分为两束,来回在数公里的管道内反射,一旦引力波存在,科学家就能够探测到微小的变化。

经过改造,高级LIGO的敏感度已经比其前身提高了3倍,但是在3个月后它将再次被关闭,进而进行更多的改进,以便将其敏感度提升至10倍。当高级LIGO在9个月后再度重启时,它将能够定期探测到来自距离地球120百万秒差距(3.26亿光年)的突发事件(例如黑洞碰撞)的宇宙涟漪,其样本量将比最初的天文台提高1000倍。

2016年,LIGO将加入一个稍小的斥资2亿欧元(2.26亿美元)的法国—意大利探测器项目——位于意大利比萨附近的“高级处女座”计划,目前该计划正在升级当中。LIGO和处女座团队将共享彼此的数据并检查对方的观测结果。研究人员希望能够探测到来自二元中子星合并的引力波——此类事件通常会产生强烈而可预期的信号,但之前并不清楚到底会产生多少引力波。“这取决于模型,科学家1年大约能探测到10颗二元中子星。”González说,“但也可能更多或更少。”

爱因斯坦在1916年发表了第一篇有关引力波的论文。LIGO奠基人、剑桥市麻省理工学院理论物理学家Rainer Weiss表示,在一个世纪后探测这些宇宙涟漪将产生“巨大的象征意义”。

在相对论中,爱因斯坦将一种跟电磁波一样的波动称为引力波。引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。引力辐射是另外一种称呼,指的是这些波从星体或星系中辐射出来的现象。电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。(赵熙熙

《中国科学报》 (2015-09-17 第2版 国际)
 
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2015/9/18 19:55:59 louisL1
支持
2015/9/17 13:01:09 hkcpvli
预期是可以检测到引力波的。认为:与时空结构和单向因果律有关。
2015/9/17 12:38:49 litaifeng
宇宙本一体,引力波是检测不到的。
2015/9/17 11:01:26 GranteeWealth
虎斑蝶。
目前已有4条评论
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