长期寻找重力波的最终结果

作者:唐槠

<p>我们对宇宙展开的理解以史诗般的搜索为标志,我们现在处于发现多年未被发现的事物的边缘</p><p>重力波的搜索已经持续了一个世纪的历史</p><p>它们是对爱因斯坦广义相对论的预测但是多年来,物理学家一直在争论它们的理论存在1957年,物理学家已经证明它们必须携带能量并引起振动但是很明显,能量比太阳光多一百万倍的波浪会使振动小于原子核构建探测器似乎是一项艰巨的任务但在20世纪60年代,马里兰大学的一位特立独行的物理学家约瑟夫·韦伯开始设计第一批探测器</p><p>到1969年,他声称成功!令人兴奋和惊愕这些巨大的能量如何能够与我们对恒星和星系的理解相协调</p><p>科学淘金热开始在两年内,在全球主要实验室建造了10个新的探测器但是没有发现任何东西一些物理学家放弃了这个领域但是在接下来的40年里,越来越多的物理学家开始尝试建立更好的探测器到20世纪80年代,世界范围内正在建立五个探测器,称为低温谐振棒,目前正在西澳大利亚大学建立一个名为NIOBE的探测器</p><p>这些探测器是冷却到接近绝对零度的巨大金属棒</p><p>他们使用的超导传感器可以探测到比Weber的振动能量小百万倍它们在整个20世纪90年代的大部分时间都在运行</p><p>如果在我们的银河系中碰撞出一对黑洞,或者形成了一个新的黑洞,它就会在寒冷的地方听到一声温柔的声音......但是一切都保持安静低温探测器所达到的目的是了解量子物理如何影响测量,即使是吨级物体也是如此</p><p>让我们开始掌握一种新的测量方法今天,这已经发展成为一个叫做宏观量子力学的主要研究领域但是零结果并不意味着结束它意味着我们必须进一步研究宇宙黑洞碰撞可能在一个星系中很少见,但如果你能听到一百万个星系,这可能是经常发生的事情需要一种新的技术来极大地提高灵敏度,到2000年,这是可行的:一种称为激光干涉测量的方法这个想法是使用激光束测量宽间距镜子之间距离的微小振动距离越大振动越大!并且L形可以使信号加倍并抵消来自激光器的噪声几个物理学家团队(包括澳大利亚国立大学的一个团队)花费了多年研究该技术激光束测量允许非常大的间距,因此新探测器可达4km大小是在美国,欧洲和日本设计和建造的澳大利亚引力天文学联盟在位于澳大利亚西部珀斯北部的Gingin的一个巨大场地上建立了一个研究中心,该中心是为未来的南半球引力波探测器保留的</p><p>世界需要这样,以便三角测量可用于定位信号新的探测器分两个阶段提出由于它们涉及强大的技术挑战,第一个探测器将具有证明激光技术可以在4km规模上实施的适度目标,但使用相对低强度的激光,这意味着只有几个百分点的机会检测到任何si gnals探测器被安置在世界上最大的真空系统内,镜子必须比望远镜镜子完美100倍,地震振动必须大大消除,激光必须是有史以来最纯净的光源第二阶段是一个完整的重建,拥有更大的镜子,更多的激光功率和更好的振动控制第二阶段将具有灵敏度,聚合成对的中子星合并形成黑洞,每年可检测到约20至40次澳大利亚一直密切关注参与美国项目的两个阶段CSIRO受委托对第一阶段探测器核心的极其精确的镜子进行抛光澳大利亚财团今年早些时候聚集在Gingin计划一个新的国家项目 该项目的一部分重点是一个80米规模的激光研究设施 - 一种微型重力波探测器 - 该网站在现场开发的实验正在研究新探测器的物理特性,特别是激光所施加的力</p><p>发现了一些新的现象,其中包括一个涉及激光光子从声音粒子中弹回的现象,这种现象被证明是非常有用的,因为它允许新的诊断工具来防止新探测器的不稳定性</p><p>光力也可以用来制造“光学棒” “ - 想想星球大战的光剑!这些设备可以捕获更多的引力波能量 - 从有用的小工具到新的引力波探测器开辟了一系列未来的可能性第一阶段探测器在2006年实现了它们的目标灵敏度,正如预期的那样,它们没有检测到任何信号你会知道它们是否有!第二阶段探测器预计将于明年开始运营澳大利亚队正准备自己,因为新的探测器改变了整个游戏我们第一次有坚定的预测:信号的强度和数量不再是我们希望的罕见和未知事件我们将监测大量的宇宙,我们第一次可以确信我们将“倾听”二元中子星系统的合并以及黑洞的形成一旦这些探测器达到完全灵敏度,我们应该听到几乎每周发出一次信号当我们达到这一点时,没有人知道我们必须学习如何操作庞大而复杂的机器如果你想在第一次发现一些重力波的日期下注,那么一些物理学家会打赌2016年,....

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