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激光探测引力波遭质疑:新技术来帮忙:英超买球app手机版

发布时间:2021-07-28    来源:英超买球app手机版98044

本文摘要:激光干涉仪引力波观测台(LIGO)宣告第三次观测到引力波不过一月有余,近日美国《连线》杂志报导称之为,几位独立国家物理学家对2016年2月LIGO第一次观测到的引力波涉及数据明确提出了批评。

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激光干涉仪引力波观测台(LIGO)宣告第三次观测到引力波不过一月有余,近日美国《连线》杂志报导称之为,几位独立国家物理学家对2016年2月LIGO第一次观测到的引力波涉及数据明确提出了批评。丹麦物理学家安德鲁·杰克逊和其他4人公开信给《量子杂志》写信给回应,他们对当时的引力波观测数据展开详细分析后找到了无法解释的关联噪音,这意味著,当时观测到的有可能显然不是确实的引力波信号,而是声音大一点的噪音。

虽然有LIGO科学合作不会成员公开发表反驳了批评,指出噪音结论有可能是代码错误所致,但因激光干涉仪激光不会产生量子效应,量子噪音不会对引力波观测灵敏度导致相当严重阻碍。因此,只有大大提升灵敏度,这些批评才不会销声匿迹。分别坐落于美国南海岸利文斯顿(左)和西北海岸汉福德(右)的LIGO干涉仪。为了减少量子噪音,LIGO项目组在德国GEO600探测仪大大测试其新技术,利用光电子学领域的进展对激光展开传输,将LIGO探测器的灵敏度提升了50%。

而一些量子物理学家们虽然没参予引力波观测,但为提升引力波观测的灵敏度大大明确提出创新性理念,就在本周,《大自然》杂志刊出了丹麦科学家们明确提出的一种全新技术,理论上能将引力波探测器的灵敏度提升一倍。量子噪音带给的“苦恼”LIGO的两个干涉仪分别坐落于美国南海岸利文斯顿和西北海岸的汉福德,每个干涉仪都由互相横向成L形的两个4千米宽真空钢管臂构成,每个管臂两端都加装很多加工细致的镜子。

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当一束激光经过干涉仪时,激光束不会分为两束分别沿着两个管臂前进。当有引力波经常出现时,其中一个管臂不会弯曲,而另一个管臂不会被传输,使得两束激光沿着两个管臂前进的距离有所不同,当再度遇见时就不会显得不实时。

利用这个原理,LIGO的灵敏度不足以观测到只有质子直径万分之一(即10-19米)的目标移动距离。因此,即使引力波信号极为黯淡,LIGO干涉仪也能将其捕猎。因灵敏度极高,LIGO干涉仪很更容易受到来自背景噪音的阻碍。

对于远处卡车隆隆声以及温差波动等的阻碍,科学家们早已有了应付之策,但激光器所产生的激光光束的量子力学波动噪音,往往不会将黯淡的引力波信号水淹。抵达LIGO探测器的激光束内的光子数量不确定性,给移动距离的测量也带给不确定性;不告诉明确数量的光子,通过碰撞LIGO镜面时产生的动量冲力,也造成了镜面移动,更进一步减少了测量结果的不确定性。

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传输激光“诱导”阻碍为解决问题激光量子噪音阻碍,LIGO实验组与德国GEO600引力波探测仪项目组合作,使用传输光技术来弱化量子噪音。现在这些传输光技术早已在GEO600干涉仪中月用于,并在LIGO干涉仪展开了可行性试用。其原理就是利用量子力学定律中的漏洞,通过减少光的一种特征波动来增加光的另一种特征波动。GEO600灵敏度虽然不及LIGO,但LIGO所用的多项核心技术都是GEO600团队的科学家明确提出设想并在GEO600已完成测试的。

GEO600项目科学家明确提出,通过传输光技术增加激光偏移的不确定性,可提升高频率波段的引力波观测的精度,而通过传输光技术增加激光动量的波动,可提升观测低频波段引力波的灵敏度。但目前的传输光技术,要么不能增加激光偏移波动,要么不能增加激光动量波动,无法同时减少两种量子噪音效应。

LIGO期望在5年内,用于一种名为“过滤器空腔”的技术,构建对两种激光量子噪音的实时传输,以改良LIGO对引力波仅有波段观测的灵敏度。新技术是个“潜力股”《大自然》杂志刊出的近期成果是由丹麦哥本哈根大学尼尔斯·波尔研究所物理学家尤金·波兹克率领其团队已完成。他们让激光在碰撞目标之前,再行通过气态金属铯原子云,向激光产生一个反方向的动力,将激光的动量波动几乎“抵销”,从而将量子效应带给的不确定性减少了34%。

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波兹克团队早已开始与莫斯科大学和俄罗斯量子中心积极开展合作,更进一步对这一技术展开改良。马克斯·普朗克引力波物理学研究所和LIGO等机构的研究人员也在与波兹克团队商谈合作事宜。

虽然这一新技术还没有在引力波观测中展开检验,但LIGO项目组成员、美国麻省理工学院(MIT)物理学家纳吉斯·马瓦瓦那指出,初步统计结果显示,该技术十分具备潜力。波兹克回应,再行经过5到10年的发展,该技术或能将引力波探测仪的灵敏度提升一倍。


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