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重磅!三个探测器同时探到引力波!为什么“三”如此重要?

发布时间:2019-07-13 08:33:30编辑:空中瑜伽网阅读次数:

原标题:重!与此同时引力波的三个探测器来探测!为什么“三化”是非常重要的?

作者:物理学院天文学研究员王爽孙中山

编辑:万钧

昨天,物理学和天文学和一个事件发生了:美国的LIGO和处女座意大利合作组宣布,他们于2017年8月14日发现了一种新的引力波事件。

相信大家并不陌生,LIGO,总是伴随着引力波的名字一起出现,那么它是什么处女座?

和作为LIGO,处女座是一个大的激光干涉仪引力波探测器。处女座项目最早是由意大利和法国科学家创立,后来荷兰,波兰和匈牙利也有加入的科学家。2003年6月,处女座建于卡希纳的意大利小镇。其主体部分为至多3公里,该干涉仪的两个相互垂直的臂,它们都抽真空。2007年,处女座和LIGO达成了合作协议,并开始共同应对共同发布的数据检测器探测结果。2011年后,科学家们进行了处女座的技术升级,把它变成一个“更高的处女座”和“高级LIGO”必须检测相同的能力。处女座的升级在2017年开始正式运行。2017年8月14日,它发现与LIGO引力波这个新事件。

这就是所谓的 ”GW170814“引力波事件是一个双黑洞合并:黑洞合并到位为1的距离。8十亿光年地球,两个质量分别为31倍和25倍太阳质量为53个太阳质量的黑洞

这一发现具有特殊的功能:上一页活动是由两者的引力波探测器LIGO发现,并且是由三个探测器LIGO和处女座的该事件同时检测

目前在引力波发现所有事件。不同颜色的图案区域内,对应于该天球引力波入射表面在不同的取向。由于GW170814由三个检测器同时检测到,使得其定位精度比以前的事件是准确的引力波很多。来源:LIGO /处女座/加州理工学院/ MIT / LEO歌手| LIGO。组织

此前,不少人怀疑学术LIGO是否能在不久的将来获得诺贝尔奖。引力波LIGO当时第一次发现,我和我的同事打赌:我认为,LIGO将诺贝尔物理学奖的五年,他不认为。我同事的理由反对的是,该事件仅LIGO引力波探测器侦测到两张; 并且为了获得诺贝尔奖,而且还独立检查第三探测器。人的这种看法,在大量的学者。因此这一发现,为LIGO扫平了最后的障碍导致了诺贝尔奖。

为什么有三个探测器同时探测引力波是如此重要的是它?它开始引力波的先驱,美国物理学家约瑟夫·韦伯(约瑟夫·韦伯)让我们来谈谈。

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韦伯的传奇一生

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美国海军学院身穿制服约瑟夫·韦伯(1919-2000),在1940年采取了。来源:维基百科

韦伯的传奇人生经历,而。他是一个军人,他一直在美国海军服务。那么日本轰炸珍珠港,他恰好是美国军舰人员,眼睁睁地看着自己的军舰被击沉的日本。但后来在太平洋海战中,韦伯取得了他的报复; 他带领战舰,击沉日军航母。

1943年,韦伯开始转行做了研究,设计电子战系统美国海军局。1948年,韦伯退休作为主要的,然后她被聘为美国马里兰大学工程学教授。

当微博刚其实加入马里兰大学,承担了很大的压力。在所有的工程学教授,他没有赢得pH值只有一个。D。所以在1948年至1951年,韦伯不得不在白天在马里兰大学讲学真的很忙,美国天主教大学必须在晚上去他攻读博士学位。1951年,韦伯成功获得博士学位。顺便说一句,博士期间,他做了激光科学的巨大贡献。

1955年,韦伯突然有了广义相对论了极大的兴趣。用他们的学术休假年,韦伯去了高等研究院,由著名物理学家惠勒广义相对论学习。正是在这个时期,韦伯突然意识到引力波有可能被检测。

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引力波特殊原因无法预料

早在1916年,爱因斯坦的预测引力波的存在在广义相对论的框架。引力波是时空涟漪。如果有一个引力波到来,它将使空间传播方向与其垂直的周期性变形:横向收缩,在纵向拉伸它; 横向拉伸,纵向收缩。由于变形空间本身,置身其中将按照变形自然物。也就是说,当引力波到来,小尺,以整个地球,将周期性地膨胀并沿垂直于重力波合同。

在引力波传播结构随时间的变化中的“波”形式。当引力波通过,空间结构发生变形(收缩或膨胀),并且按照“纵向膨胀横向收缩” - “复位” - “横向扩展方向的收缩” - 的“恢复”的次序改变。图为在三维的情况下,预计引力波引起这样的场面通过。值得注意的是,这些变化的规模都非常非常非常小。图片来源:马库斯·P?爱因斯坦在线SSEL

但是,您不必担心引力波会拉坏我们。这是因为引力波始终是一个固定的比率根据绘制对象,这已经特别非常小的比例。做到底小到什么程度?不超过10万亿十亿分之一。比喻。如果你有一把尺子可达1000公里,北京到上海的直线距离相当于,即引力波可以在一个千万亿米,折合可能会改变它的原子核的大小。如果你有一把尺子高达10万光年,相当于我们银河系的直径,而引力波或许可以改变它1米。

这就是为什么引力波是特别难以预测的:它的信号太弱。事实上,在20世纪以前,我们没有任何引力波,科学家们相信可以检测。但在20世纪50年代,韦伯想出了一种方法来检测引力波。为此,他还从美国马里兰大学物理系系转移。

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原则韦伯酒吧和引力波的检测

用于检测引力波称为“韦伯棒”韦伯实验装置。

韦伯和他的“韦伯坚持”。来源:物理学。UMD。EDU

韦伯杆1个直径,长度为2米,一圆柱形杆1吨质量。如果引力波到来时,杆端部可交替伸展和收缩。如上所述,伸缩铝棒的比例通常非常小,根本无法被测量。然而,韦伯发现,在特殊情况下,伸缩杆韦伯比率可以非常显著增加。这种特殊的情况下是共振。

我们知道,外力可以迫使身体振动,例如,你推秋千上,你可以摇起来; 如果外部力的频率正好等于该对象本身的振动频率,将在振动的振幅大幅增加。这种现象是共振。

例如,在19世纪初,一队法国士兵的步伐迈着均匀,在法国城市昂热的走上了桥。但是,当他们到了一半,桥突然断裂,许多士兵和公民死亡落入水中。结果发现,这场悲剧的原因是罪魁祸首共振。这些士兵踏着频率正好等于桥本身,这导致在桥的振幅急剧增大的频率,最终导致桥的断裂。

韦伯认为,共振现象可以用来探测引力波。韦伯栏本身频率为1660赫兹。如果距离传来引力波频率为1660赫兹,所以能够韦伯共振杆,从而使在韦伯杆显著增加的灵活性,反过来,安装围绕杆韦伯探测器检测到。

为了提高检测韦伯杆的能力,韦伯想了不少办法,比如他使用细线材韦伯悬浮,从而降低能量损失韦伯杆振动的。为了避免不期望的地震等因素的影响,韦伯2个数千公里分开放置的两个相同的韦伯巴 - 仅当两个检测器同时检测相同的引力波信号,它说明韦伯棒检测引力波。这些想法后来采用LIGO。

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韦伯的失败和他的灵感来的人

1969年,韦伯发表在著名物理学期刊“物理评论快报”的文章,声称他放置在两个不同的地方同时韦伯棒探测引力波。这篇文章立即引起全世界的轰动效应。世界各地的科学家正在逐步构建类似于韦伯的棒实验仪器,探测引力波。

但是,奇怪的事情发生。在接下来的几年中,除了韦伯,没有人能够探测引力波。越来越多的人开始质疑结果韦伯,甚至把他当作一个虚假的骗子。

1974年,他在麻省理工学院举行的相对论会议,对韦伯的声音就像一个火山彻底打破。站起来,许多学者和质疑引力波的实验韦伯说,他没有发现任何引力波,测量只是莫名其妙的一堆噪音。有些人甚至在韦伯笑了,说,他感觉到自己的心跳实际上是。韦伯试图反击,双方争吵,几乎殴打。最后,他的拐杖的权力手段会议或主席,是为了防止冲突进一步升级。

韦伯了解到事件的教训,那么人们开发了一个不成文的规定:放置在三个不同的地方,只有当“韦伯坚持”同时探测引力波,以解释引力波是否真的存在。

虽然后来它不足以证明“的原则,坚持韦伯”检测能力在数学上不可能探测引力波,但“三个探测器同时证实是有效的”,但它已获得。

现在,第三意大利处女座检测证实引力波的发现确实LIGO,“三个探测器”的要求已经达到。看来,我和我的同事打赌,我也胜利结束。

现在我们已经进入了引力波天文学的时代。毫无疑问,真正的乐趣才刚刚开始。

在名片

排版:山景

问题 - 资料来源:LIGO。组织

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