引力波:一个世纪的期望后的突破性发现

子轸 2019年11月7日10:03:43 评论

引力波:一个世纪的期望后的突破性发现
科学家宣布发现清晰的引力波信号,这是阿尔伯特·爱因斯坦首次预测的时空波动

物理学家宣布发现了引力波,即时空结构中的涟漪,这是一个世纪前阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)首次预料到的。

“我们已经检测到引力波。我们做到了。”激光干涉仪重力波天文台(Ligo)执行董事David Reitze在华盛顿的新闻发布会上说。

这一宣布是一个世纪的高潮,50年的试验和错误,以及25年的完善一套仪器,如此灵敏,它们可以识别出跨越4公里长的激光束和一个原子核直径的千分之一的时空畸变。镜子。

检测到的现象是两个黑洞的碰撞。科学家们使用世界上最先进的探测器,以两个千分之一秒的黑洞的速度收听了百分之一秒,一个黑洞的质量是太阳质量的35倍,另一个黑洞的质量稍小,它们彼此环绕。

在信号开始时,他们的计算告诉他们恒星是如何消亡的:这两个天体是通过每秒互相绕圈30次而开始的。到20毫秒的数据抓取结束时,在最终冲突和黑暗的暴力合并之前,两者已加速到每秒250次。

观测信号开启了通往宇宙的新窗口的大门。

伯明翰大学的教授Alberto Vecchio教授和Ligo的一位研究人员说:“这是变革性的。” “到目前为止,我们已经通过光观察了宇宙。但是我们只能看到宇宙中发生的部分事情。引力波携带有关宇宙现象的完全不同的信息。因此,我们开辟了一种收听广播频道的新方式,这将使我们能够发现我们从未见过的现象。”他说。

“这项观察是真正令人难以置信的科学,它标志着物理学的三个里程碑:直接检测引力波,首次检测到二元黑洞,以及迄今为止最令人信服的证据,证明自然界的黑洞是爱因斯坦理论所预测的对象。”

科学家使用如此灵敏的仪器检测到了他们的大地震事件,该仪器可以检测到太阳系与最近的恒星之间的距离变化,该距离距人类头发的厚度只有四个光年。

他们在打开新的升级仪器后的几周内就这样做了:仅用了20毫秒就捕获了两个黑洞的合并,相距13亿光年,它位于南半球天空中大麦哲伦星云之外,但是随后又花费了数月的时间对所有复杂的黑洞碰撞计算机模拟信号进行仔细检查,以确保证据与理论模板相符。

该探测器在1月份被关闭以进行进一步升级:天文学家仍然必须破译该间隔中收集到的数月的物质。但是,由于在寻找重力波方面经历了半个世纪的挫败,他们发现的结果超出了预期:突然,在两个黑洞相互塌陷的情况下,它们可能窃听了宇宙的暴力。

来自加的夫大学物理与天文学学院的BS Sathyaprakash教授说:“在那短暂的瞬间,震动释放的能量比宇宙中所有恒星的光还多。造成此事件的两个黑洞的融合已被预料到,但从未观察到。”

这一发现完成了科学的预测,发现和确认过程:首先,他们计算了应该能够检测到的东西,然后确定了证据的外观,然后设计了解决问题的实验。这就是为什么周四世界各地的科学家能够称赞这一宣布,作为对他们“宇宙标准模型”的又一次确认,以及新发现时代的开始的原因。

天文学家已经利用可见光,红外线和紫外线,无线电波,X射线和甚至伽马射线在它们试图理解分从初始大爆炸13.8力学,星系演变和宇宙的膨胀十亿年前

周四的宣布是对重力波的明确探测。希望引力波天文学不仅可以开始回答有关恒星寿命的问题,而且还可以回答恒星的死亡问题:碰撞引起的死亡,黑洞中的死亡,某些罕见的恒星灾难中的死亡如此凶猛,以至于千分之几第二,爆炸是宇宙中最明亮的东西。

甚至在去年下半年美国两个州的Ligo探测器重新营业之前,研究人员就有信心迅速进行探测。在经过数月的猜测和数十年来的理论和实践工作之后,这一宣布才由英国,欧洲,美国和世界各地的一千多名科学家和工程师组成的国际网络进行。

加州理工学院的Kip Thorne教授是Ligo的创始者之一,他说,直到现在,天文学家们都像在平静的海面上一样看着宇宙。所有这些都改变了。

“产生这些引力波的碰撞黑洞在时空的结构中造成了猛烈的风暴,其中风暴加速和减速,然后再次加速,风暴在其中弯曲了空间形状方式,”他说。

加拿大滑铁卢理论物理周边研究所所长,前霍芬教授的前研究同事尼尔·特鲁克(Neil Turok)教授称这项发现为“真正的交易,这是科学上那些突破性的时刻之一”。

探测器不仅在近十亿光年的空间上拾取了两个巨大的黑洞的碰撞,而且还记录了当两个螺旋形彼此相对旋转时的独特“ chi”声。

他说,这一发现完成了始于200年前的科学奇观,当时英国伟大的科学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)开始怀疑动作如何在太空中传播。太阳是如何拉动地球的。如果太阳突然移动了10码,地球会感到与众不同吗?

他认为,必须有一些东西穿过空间才能传递重力。法拉第的推理激发了伟大的英国数学家詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)来思考电力如何传播,从而达到了对光的理解以及对无线电波的预测。

“爱因斯坦写下他的重力理论时,他的两个英雄是法拉第和麦克斯韦,”图罗克说。“他试图写下万有引力场的定律,他毫不惊讶地发现他的预言有波动,有引力波。”

他说,Ligo的发现标志着天文学的新纪元。

“只要想一想无线电波,当发现无线电波时,我们便学会了与之通信。移动通信完全依赖于无线电波。对于天文学,射电观测可能比其他任何东西都告诉了我们有关宇宙结构的信息。现在我们有了引力波,我们将对宇宙,不发光的东西有一个全新的认识-暗物质,黑洞。”他说。

“对我来说,最令人兴奋的事情是,我们将能够真正看到大爆炸。在大爆炸之后的40万年前,使用电磁波我们看不到更远的距离。早期的宇宙不透光。它对重力波不是不透明的。它是完全透明的。

“因此,从字面上看,通过收集引力波,我们将能够准确地看到初始奇点处发生了什么。爱因斯坦理论最奇怪,最奇妙的预言是,一切都源于一个事件:宇宙大爆炸的奇异性。我们将能够看到发生了什么。”

•本文的标题于2016年2月12日进行了修订。一个较早的版本称,这一发现是经过两个世纪的期望后的一项突破。这已得到纠正。

子轸

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: