引力波的发现

引力波的发现

2015年9月14日，美国 Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) 科学合作组织宣布检测到地球上的第一次引力波发生。这一发现被誉为科学史上一次重大突破。

该研究的主要贡献者是雷泽·韦斯特和巴里·巴尔希恩。他们通过建立 LIGO 接收器监测到了信号。这个设备基本上就是一个L形的管道,其中的光被反射在镜子上并且以相同的长度返回，从而检测到物体通过给水面引入涟漪时发出的“声音”(实际上是一种扰动)。

对于LIGO的发现，我们需要回到20世纪的爱因斯坦。其广义相对论理论认为，空间不仅是我们所存在的轮廓，还像一张网用于支撑物质和能量。当星体靠近彼此时，它们产生了可测量的“诅咒”效应 - 引力波。

为什么LIGO发现是重要的？

引力波虽然是爱因斯坦广义相对论预测的，但直到这次LIGO检测到它们之前，几乎所有的科学家都认为人类永远不可能探测到它们。通过检测引力波，我们可以更好地了解宇宙的本质。

与光不同，引力波没有电磁势可以传递信息，但它们可以累积并产生大规模的干扰现象。这意味着撞击等宏观事件可以对引力波产生有趣的影响，而这些效应和反推验证广义相对论理论至关重要。

此外，我们还可以使用引力波探测器来观察到难以在其他信号源中探测到的事件，例如超新星和黑洞合并事件。通过较长的时间层析，我们还可以建立一个新的“引力波天体学”，通过数据分析探讨宇宙的演化历史。

引力波经验的突破：

1. 特殊纳米加工

悬挂在LIGO 探测器四角上的镜子必须达到足够的平整度，以便能够测量极其微小的光信号。造成这种精度所需的纤细工艺超出了一般制造业的能力。它们必须通过独特的“量子光学”加工方法进行制造而得到保障。在此过程中，激光通过镜面时会感觉到非常微小的气流和其他压力变化。

2. 极高分辨率的探测器

为了在此技术上实现更高的精度，研究人员必须采用许多精密的控件以确保授信锄能够快速准确地监测LIGO提供的所有信息源。这包括使用光纤众多措施来减小系统噪声，同时使用新颖的计算机模型来处理无序不规则的数据流。

3. 巨大创新潜力

引力波检测器的发展是一个非常有前途的领域。我们必须开发出新的技术，来更好地理解属性、放大信号并降低噪音以及建立更敏感的探测器。这些探测器能够带来有关黑洞或致力于深入研究原始宇宙情况的信息。

结论

LIGO的发现证明了爱因斯坦理论中关于引力波存在的正确性是一个历史性的时刻。此外，它还成为了作为引力波探测器基础的技术和实验室方法论的原型。引力波探测器可供当今科学研究广泛应用，使未来的研究变得更容易、更迅速并能够更好地了解宇宙的本质。