激光干涉仪引力波观测台可发射引力波?|PG电子平台

本文摘要:激光干涉仪引力波观测台(LIGO)是世界上最灵敏的观测时空涟漪的仪器,而据一些物理学家的计算出来,它还刚好是最差的升空引力波的仪器。虽然这些引力波过分黯淡很难被检测到,但是研究人员坚信,应以它们可以检测到宏观物体之间的一些怪异的量子效应。 产生在LIGO的反射镜上的量子冲力是世界上最有效率的引力波反射器上周美国物理学不会的一次会议上,来自加州理工学院的BelindaPang在做到报告时就说道:“我们对LIGO展开引力波观测上的优化的同时,也展开了引力波升空上的优化”。

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激光干涉仪引力波观测台(LIGO)是世界上最灵敏的观测时空涟漪的仪器,而据一些物理学家的计算出来,它还刚好是最差的升空引力波的仪器。虽然这些引力波过分黯淡很难被检测到,但是研究人员坚信,应以它们可以检测到宏观物体之间的一些怪异的量子效应。

产生在LIGO的反射镜上的量子冲力是世界上最有效率的引力波反射器上周美国物理学不会的一次会议上,来自加州理工学院的BelindaPang在做到报告时就说道:“我们对LIGO展开引力波观测上的优化的同时,也展开了引力波升空上的优化”。  LIGO坐落于华盛顿州和路易斯安娜州的双探测器,它们各自有一对长达4km的横向观测臂阿尔伯特?爱因斯坦在1915年说明了重力的起源:引力波剪切了空间本身。像地球这样的大质量物体变形了它周围的时空,物体权利运动的直线轨道被倾斜,于是就等效产生了重力。

爱因斯坦预测,当两个物体相互转动时也不会产生引力波,而LIGO的1000多位物理学家早已两次观测到了两个大质量黑洞拆分时升空出有的引力波。时隔3个多月,LIGO再度观测到引力波信号,源于距离地球14亿光年的两个黑洞的分立LIGO依赖的是它的两个极为准确的探测器,一个坐落于华盛顿洲的Hanford,另一坐落于在路易斯安娜州的Livingston。每个探测器都有一对4千米宽的互相横向的观测臂。

这两个观测臂只不过就是两把宽尺,研究人员通过激光可以测量这两个尺子的长度变化,进而观测空间的伸曲,而这种变化极为微小,用如此宽的尺子都很难观测获得。两个长尺的末端都装有40千克轻的反射镜,激光就在这两个镜子之间往返光线,当某一条臂的长度再次发生了变化,激光就不会适当地再次发生干预强化和干预弱化。研究人员就是通过这个叫作干预测量的方法来取得尺长的变化。而引力波如此之黯淡,为了观测到它,LIGO的测量精度必需超过一个质子大小的1/10,000。

但LIGO的极高的灵敏度也似乎了它需要高效产生引力波。为了证明这个结论,Pang和她的同事专门创建了一个量子力学模型,来说明空间的倾斜是如何影响在观测臂中往返来回的激光的。为了使测量尽量的准确,LIGO的物理学家必需确保光波的波峰和波谷—即振幅—维持意味著的平稳。

受限于量子力学的不确定性原理,这种情况下的光波振幅必定会平稳。这种不可避免的振幅扰动不会对反射镜产生随机的冲力,使镜子产生微小的运动从而引发时空的涟漪,Pang说道。当然,和你甩出一个保龄球所产生的引力波比起,LIGO产生的引力波可以真为算不了什么,但是效率毕竟最佳的。

“这个结论并不出乎意料”,北京师范大学的物理学家FanZhang说道,“这个探测器的本质就是它与引力波的耦合,一旦再次发生了耦合,观测引力波和升空引力波就是一其实了。”虽然黯淡到无法必要被观测,LIGO产生的引力波依然可以被用来观测宏观物体之间的量子效应,Pang说道。量子力学下的微观粒子(比如电子)可以同时经常出现在两个地方,很多物理学家就大胆地推断,或许我们可以做让宏观物体(比如LIGO的一个反射镜)正处于相近的量子态中。

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这种微秒的状态会持续太久,系统不受外部世界影响不会再次发生“弃相干性”效应,从而塌陷到某一个确认的状态。“然而,我们可以取得弃相干性的速度,并与引力波的影响相比较”,Pang说道。一些物理学家指出重力在宏观物体量子态塌陷的过程中起着了类似的起到。

“这是一个很有意思的点子,但构建一起十分有不具挑战性,”Pang的合作者同时也是加州理工学院的物理学家YiquiMa说道到,“为了看见引力波的量子效应,研究人员必需避免其它所有的弃相干性源。”Pang尊重了这一点,“感叹无法至信的艰难”,她说道,“但是也只有LIGO有条件构建它了。


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