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官方:人类首次直接探测到引力波

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:4

    官方:人类首次直接探测到引力波

    北京时间2016年2月11日23:40左右,激光干涉引力波天文台(LIGO)的负责人David Reitze在发布会上宣布:LIGO发现了引力波。北京时间2015年9月14日,LIGO位于美国路易斯安那州和华盛顿州的两个探测器,同时观察到了距离地球十几亿光年之外的一个遥远星系中两个黑洞发生并和所产生的引力波信号,置信度高达5.1倍标准差。自此,爱因斯坦的世纪交响曲终于写上终止式,人类首次开始听到宇宙的声音。

    根据广义相对论,引力源于大质量物体和可塑的时空结构的相互作用。爱因斯坦的广义相对论预测,加速运动的大质量物体,诸如碰撞的中子星和黑洞等,会对这样的结构产生扰动,从而产生在整个宇宙中传播的引力波。

    而LIGO的建造,正是使用激光干涉的方法来探测引力波。如下图,在LIGO的每个探测器中,激光分成两束后各自通过互相垂直的4km长的管道,在平面镜之间来回多次反射后互相干涉,从而测量时空变形。引力波穿过时,会对激光束路径长度产生轻微扰动,然后探测器就能以10^22分之一的灵敏度记录下这些扰动。负责这些实验数据分析的是佐治亚理工学院的物理学家劳拉·卡多纳蒂(Laura Cadonati),她说,这相当于从太阳到半人马座阿尔法星(距离太阳最近的恒星)的尺度上测量一根头发丝的粗细变化。

    官方:人类首次直接探测到引力波

    Illustration: Nik Spencer/Nature

    原先的LIGO探测器于1990年批准建造,从2001年开始收集数据,但什么都没有发现,直到2010年关闭等待升级重启。升级后的LIGO称为“高级LIGO”(Advanced LIGO),于15年9月开始运行,其改进中最重要的部分,就是更好地过滤了真正引力波之外的振动干扰。这一问题对于路易斯安那观测站尤为重要,因为该观测站位于利文斯顿一个林场的中间。任何树木倒下都会对探测器产生扰动,因此为了“锁定”激光束,即让它保持准确的频率振动,只能在晚上或周末进行实验。在利文斯顿负责统领后续探测的物理学家布赖恩·奥赖利(Brian O’Reilly)指出,一列路过的火车对探测器的干扰可持续一小时之久。但现在,他说探测器可以连续几天进行数据采集工作而不必担心中断了。

    高级LIGO的灵敏度已经比之前提高了三倍,因此刚刚重启就成功捕获了引力波信号,成为科学史上里程碑的时刻。接下来的一年,将有一个位于意大利比萨附近的较小的法国-意大利探测器加入LIGO,它被命名为“高级Virgo”(Advanced Virgo),价值2亿欧元(2.26亿美元),正处于升级阶段。LIGO和Virgo团队计划把双方数据整合起来,对彼此的探测结果进行核对。

    LIGO科学合作组织的发言人加布里埃拉·冈萨雷斯(Gabriela González)表示:“这是令我们感到非常自豪的时刻,我们终于能够听到宇宙的声音,而这仅仅是个开始。”

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