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激光干涉引力波观测台:“量子挤压”有望探测引力波

2013-08-06 10:53
络遇
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  ——1个世纪前,世界上最伟大的物理学家爱因斯坦首次预测引力波的存在。1个世纪后,一个全球引力波观测网络在探测这种微弱辐射的道路上又往前迈进一步。如果探测到引力波,科学家能够得出一系列有关宇宙的新发现。

  西澳大利亚大学物理学教授、澳大利亚国际重力研究中心(位于佩思北部87公里)主任大卫-布莱尔是一个规模巨大的国际研究小组的西澳大利亚负责人。这个国际研究小组宣布验证了一种名为“量子挤压”的新测量技术,能够提高引力波探测器的灵敏度。布莱尔表示:“这是全尺度引力波探测器第一次打破量子测量障碍。这一成就就像突破音障一样。一些人一度认为这是不可能做到的。突破音障证明超音速飞行具有可行性。我们现在知道音障并不是一个无法突破的障碍。这一次的验证将允许科学家研制灵敏度更高的引力波探测器。”

  引力波就像是太空中的“波浪”,由恒星爆炸、超新星爆炸等极端宇宙事件以及黑洞形成。它们的速度达到光速并且携带大量能量。借助于新探测器,科学家据信每周可探测到一次这样的事件。随着探测器灵敏度的稳步提高,科学家有望在几年后探测到引力波。通过“量子挤压”,科学家能够观测到距离地球更远的引力波源头。为了提高成功探测到引力波的几率,科学家需要在南半球安装一台探测器,用于锁定信号位置和降低干扰。

  布莱尔指出:“引力波探测器已经被证明是迄今为止制造的灵敏度最高的引力测量仪器,有能力观测到幅度只有几阿米的移动。这种移动非常微小,甚至可以与质子的直径相提并论。研究结果表明物理学家在提高探测器灵敏度的道路上不断前进。探测技术的进步将允许科学家了解引力波谱,允许人类第一次听到引力的声音。据信,引力波一直像波浪一样以光速在宇宙中穿行。”(1阿米相当于10的负18米)

  根据刊登在《自然-光子学》杂志上名为“利用压缩真空提供LIGO引力波探测器的灵敏度”的研究论文,压缩的真空被注入电子束分裂器的端口,提高LIGO(激光干涉引力波观测台的英文首字母缩写)一台引力波探测器的灵敏度,超越量子噪声的极限。这项实验在华盛顿汉福德的H1探测器上进行。目前,科学家正在研究将压缩真空转化成频率相依的压缩真空的技术,用于高级LIGO研究项目。

  LIGO项目简介

  激光干涉引力波观测站( Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)LIGO是加州理工学院(Caltech)和麻省理工学院(MIT)的合作实验室,现在也有其他的大学参与。实验资金来源于美国国家科学基金会。LIGO是用来寻找宇宙中的引力波,从而可以验证黑洞的存在和检验广义相对论。

  LIGO主要有两个观测点,位于路易斯安那Livingston Parish的LIGO Livingston观测点,和华盛顿 Hanford的LIGO Hanford观测点。除此之外,在加州Passadena 的Caltech校园中还有LIGO 40m Prototype 。

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