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最近大家估计都被引力波刷屏了。引力波是爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。爱因斯坦提出广义相对论后的100年引力波才被探测到,就是因为其非常难以测量,因为当它们到达地球时已经变得非常弱了。有多弱?弱到引力波引起的长度变化是10-21量级。
但是,这没有难倒智慧勇敢的地球人!
地球人发明了激光干涉测量的方法!简单地说就是通过测量两条激光束相遇时所形成的干涉图样的变化来探测引力波。这些图样依赖于激光束的传播距离,当引力波穿过时会引起激光束的传播距离微小变化,通过干涉图样的变化便可以看出来了。
这种称之为激光干涉计的探测器的灵敏度,是与激光传播的距离成比例的。现在世界上有美国华盛顿州汉福德的激光干涉引力波观测台(LIGO)和GEO 600这两个工具,用来测量引力波即时空结构中的波动。因为探测器需要寻找的是很微弱的信号,所以需要LIGO和GEO的尺寸相当大。
而宣布探测到引力波的那个家伙LIGO有多大呢?横竖都是4km。按照普通人1km最好成绩,跑完全程要28min……你们感受一下吧。
那么,除却各方面的干扰,LIGO探测到真正的引力波的机会有多大?由于LIGO的设置所满足的测量要求仅能用于测量邻近星系里中子星或黑洞并合产生的引力波,它每年能遇见的引力波事件大概在1/10000件到1件之间。也就是说,在想方设法排除假信号之后,研究者还需要足够好的运气才能等到引力波的降临。
运气?对科学家来说,那种东西可没技术靠得住。在停止运行、升级许多新技术以后,更新的高新激光干涉引力波天文台(aLIGO)2015年正式投入运行。跟LIGO相比,aLIGO变得更加灵敏。在重新运行几个月后,LIGO科学合作组织有了新的消息——
在美国国家科学基金会召开的发布会上,LIGO研究者公布了aLIGO在2015年9月发现了一个引力波信号。这个信号源自两个巨大的黑洞,它们经历了漫长的绕转、融合,通过引力波辐射能量,越转越近,最终并合形成更大的黑洞。经过10亿年的漫长旅行,这次并合产生的一小部分引力波信号抵达了地球。LIGO在2015年9月14日探测到了,最终将它命名为GW150914。
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