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多国开发激光技术探测引力波 或将改变世界

2013-07-31 11:12
老猫
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  引力波探测器原理

  Virgo和其他新建的引力波探测器一样,都是一种大型的激光干涉仪,专门利用引力波的特性来捕捉它。这种特性是:引力波令时空沿一个方向轴拉伸,沿与其垂直的另一个方向轴压缩。人们可以通过持续测量这两个方向上的距离,发现某一时刻出现在两个方向上的距离拉伸与压缩。

  就像所有的大型魔术一样,科学家们也利用镜子来做到这一点。从激光器发射的光线通过一个分裂器,分裂器把光束分别传送到L形连接的两个管道里,形成垂直角度。每个管道尽头挂有一面镜子,把两条光束反射回去,在交点汇合。人们特意改变了两道光的波长,这样它们反射回来时正好能互相抵消。这里设置有一个记录光线的光电二极管,平时它不会显示有光出现。但如果有引力波经过,两束光的传播距离会出现差异。那么当两束光交汇时,波形就不会完全干涉,从而导致发光。

  Virgo的技术规格之高令人叹为观止。镜子表面非常光滑,凸凹幅度小于百分之一微米(1微米等于百万分之一米)。而且它们对光的反射率达99.999%。激光器也非同寻常,因为它制造的光束是迄今最稳定的。

卢塞尔·赫尔斯

  那么,Virgo观测到引力波的可能性有多大呢?加的夫大学的班哥拉·沙塔普拉卡什教授说:“我们预计每年会有一到两次双黑洞合并的现象。这些预测是在不确定的理论基础上做出来的,因此几率可能更低。所以如果我们在三四年内什么都没有看到也是不足为奇的。”

  在此之后,就是对爱因斯坦理论真实性的检验了。人们计划对Virgo和其他引力波探测器进行升级,因此到2010年它们的灵敏度会提高10倍。这可以令观测范围扩大1000倍,在这么大的区域里,每年,也许是每天,都应该有形成引力波的天体活动。如果人们仍然一无所获,那将对天文物理学产生重大影响。沙塔普拉卡什说,如果还不能发现引力波,我们将不得不开始怀疑天文物理学家的某些基础模型是否正确,例如双星系统是如何形成的。

  蟹状星云,蓝色部分为钱德拉X射线天文台拍摄的X射线图像,红色部分为可见光图像,其星云中心附近存在一颗年轻的脉冲星PSR J0534 + 2200,是被寄予很大希望证实为引力波源的天体之一。

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