人类首探引力波:这个爆炸性的大新闻到底说了啥
- 来源:果壳网
- 作者:newtype2001
- 编辑:newtype2001
更重要的是,由于有几乎不衰减的特性,它能帮我们洞悉整个宇宙的源头——不是某段爱情,某种生物,某颗行星或者某个星系的起源,而是整个宇宙的起源。引力波的存在一经证实,我们将以前所未有的方式看到塑造宇宙的力量。而一旦寻找到合适的引力波,人们将能够为大爆炸理论和宇宙膨胀理论找到有利的证据。
“同时那也将意味着我的预言又对了一个。”
想象一下在过去的所有时光,你对世界的理解都来源于道听途说,直到有一天,你能睁开双眼阅读关于宇宙的故事。对人类而言,获得探测引力波的能力,就相当于睁开了这样一双眼睛。
好,想象完毕。我们睁开这双眼了吗?
还没有。
直接探测引力波
太!难!了!
爱因斯坦预言引力波存在已经是100年前的事了,但直到现在,科学家们搜集到的引力波存在的证据依然只是间接的。毕竟,直接探测引力波太难了——将刚刚用身高打的比方换成技术要求,这意味着引力波探测器要能够检测到约10^-21量级的长度变化。
这,能办到吗?
能倒是能。
20世纪90年代,麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)想到了一个绝妙的点子:用激光的干涉来测量引力波。
简单来说,一束激光在经过一个半透镜后朝向两个互相垂直的方向前进,各自撞上一面反射镜,反射回来重新汇聚。理论上,只要反射镜与半透镜的距离精确一致,汇聚后的激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力波经过,激光走过的距离被改变,干涉现象也会因此发生变化,从而被观测到。
这个点子后来受到了加州理工的著名引力学家基普·索恩(Kip S. Thorne)的关注(对,这老人家就是《星际穿越》的科学顾问兼制片人)。他发现在魏斯的方法上加些合理的改进,可能行得通。
于是,加州理工和麻省理工开展合作,主导了两个激光干涉引力波观测台(LIGO)的建设。LIGO呈现巨大的L形,每一边都有4千米长。
▲位于华盛顿州汉福德的一台LIGO。另一台LIGO在美国路易斯安那州的列文斯顿。图片来源:i2u2.org
正常情况下,LIGO发出的激光相互抵消,探测器将接收不到光信号;但如果引力波经过,情况就有所区别了:
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