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宇宙可能“记得”每一次引力波事件

2019-6-10 10:30| 发布者: awazeb| 查看: 58| 评论: 0

摘要: 引力波可能在宇宙中留下持久的印迹  新浪科技讯,北京时间 6 月 10 日消息,据国外媒体报道,宇宙可能会在引力波事件过去很久之后还记得它们,引力波是十分微弱的时空涟漪,人类直到最近几年才探测到它们,在引力 ...

引力波可能在宇宙中留下持久的印迹
引力波可能在宇宙中留下持久的印迹

  新浪科技讯,北京时间 6 月 10 日消息,据国外媒体报道,宇宙可能会在引力波事件过去很久之后还“记得”它们,引力波是十分微弱的时空涟漪,人类直到最近几年才探测到它们,在引力波经过之后,它们可能会留下一个稍微改变了的区域,换句话说,会留下某种关于它们经过的“记忆”。

  这些变化被研究人员称为“持久的引力波可观测量”(persistent gravitational wave observables),它们比引力波本身更加微弱,但产生的影响能持续更长时间。物体可能会因为引力波而稍微移动到不同的位置,粒子在空间中漂移的位置也可能会改变,甚至时间本身也可能会稍微不同步,在地球上不同的地方以不同的速度短暂运行。

  这些变化是如此微小,以至于科学家几乎无法探测到它们。研究人员在论文中写道,观察这些效应最简单的方法可能是让两个人“携带着小型引力波探测器”——这当然是个玩笑,因为探测器都非常大。不过,研究人员可以通过另一些方法来检测这些“宇宙记忆”。最明显的一个方法是:寻找现有引力波探测器反射镜的位移。

  现在,科学家可以通过建造能够远距离发射稳定激光束的探测器来搜寻引力波。当光束轻微摆动时,就代表引力波通过的信号。通过研究这种摆动,物理学家就可以测量引力波。第一次这样的探测是在 2015 年,从那时起,这项技术不断改进,目前的探测器可以一周就探测到一次引力波事件。

  这些引力波来自大规模的宇宙事件,比如黑洞和中子星在遥远的太空深处碰撞、合并。然而,当这些时空涟漪到达地球时,已经变得非常微弱,几乎探测不到。它们的长期影响就更加难以察觉了。

  然而,对探测器上反射镜的变化的测量非常精确,随着时间的推移,引力波引起的反射镜位移可能会变得十分显著,足以使研究人员发现它们。研究人员提出了一个数学模型,用来预测每个引力波经过时反射镜的位移。

  检测这些长期影响的其他可能方法还包括原子钟和自旋粒子。把两个原子钟分开一定的距离放置,它们所经历的引力波就会有所不同,包括其时间膨胀效应。由于其中一个原子钟的时间会比另一个时钟更慢,在引力波经过时,两者读数之间的细微差别就可能揭示局部宇宙对引力波的“记忆”。

  最后一个方法是观察微小的自旋粒子,在引力波经过前后,这个粒子的行为可能会发生改变。我们可以把它悬浮在实验室的一个小空间里,测量它的自旋速度和方向;然后在引力波经过后再测量一次。粒子行为的差异将揭示宇宙对引力波的另一种“记忆”。

  尽管只是一篇理论性的论文,但研究人员至少提供了一个有趣的新视角,启发其他的科学家通过实验来研究引力波。(任天)


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