365betmobile,爱因斯坦说我们永远不会在时空发现波,实验证明他错了

在处女座重力波天文台中,一名员工检查了挂在镜子上的石英纤维。
阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)预测,当黑洞和中子星等超大质量物体碰撞时,它们将在时空中产生波。爱因斯坦相信人类无法识别出这些引力波。
100年后,激光干扰引力波天文台(LIGO)证明它是错误的。现在,全球的天文台网络已经发现了50次重力波,它们可能是由剧烈的空间碰撞引起的。当巨大的物体在太空中剧烈碰撞时,天文台变得更加强大和审慎,它们发出时空波,在宇宙中回荡数十亿年。
碰撞后很长一段时间,这些引力波(最初由爱因斯坦提出)将穿过地球。在过去的五年中,华盛顿,路易斯安那州和意大利的一个三英里长的设备一直在监视这些引力波。这两个美国探针组成了激光干扰重力波天文台。
爱因斯坦预言地球上的噪声和振动将意味着我们将永远不会检测到引力波。但是这些天文台证明他是错的。科学家发现了黑洞与中子星之间的剧烈碰撞。他们发现了一个不应该存在的黑色洞。他们确定了宇宙中几乎所有金,铂和银的起源。
2019年10月,LIGO研究人员宣布,去年,在仅仅6个月的观察中,这些实验发现了39个新的引力波事件。总共,科学家发现了50种可能的引力波。天体物理学家已经证明爱因斯坦关于引力波的观点是正确的。
爱因斯坦在1916年预测,像黑洞和中子星这样的大质量物体的碰撞将产生引力波。
1944年,爱因斯坦在他位于新泽西州普林斯顿的家中。
根据他的相对论,这些物体的绝对质量将扭曲时空结构。当它们碰撞时,这些天体立即将几个太阳的质量转换成纯重力波能量。如此剧烈的碰撞所产生的波将在时空中产生回荡,并在各个方向回荡,并以光速在宇宙中移动。这些波最终可以穿过地球并扭曲我们的时空,但爱因斯坦认为我们永远不会发现它们k?能够。
动画夸大了穿过地球的引力波的时空弯曲效果。
它们似乎太弱了,无法与我们星球上的声音和振动区分开。在1990年代后期,研究人员进行了两个大型实验来收集重力波。
这个位于华盛顿州汉福德的L型LIGO天文台是世界上最早的两个重力波探测器之一。
其中一个L形探测器是在华盛顿州汉福德建造的。每条手臂长2.5英里。另一个建在路易斯安那州的利文斯顿。他们一起组成了天文台,即LIGO。
在最初的13年中,每个人都保持沉默。但是后来,LIGO探测器通过将13亿光年远的两个黑洞融合在一起,感觉到了它的第一个时空波纹。
技术人员在LIGO实验中检查了镜子的涂层。
这一发现证明爱因斯坦的引力波理论是正确的,并开辟了天文学的新领域。帮助设计此实验的三位研究人员获得了诺贝尔物理学奖。
LIGO科学家将这些信号描述为“ chi”,因为它们在数据中发出声音。引力波以声音形式传播,因为它们会引起振动。当两个黑洞和中子星接近时,振动频率增加,这导致螺距增加。这是chi的来源。
2017年,LIGO及其意大利合作伙伴处女座在两颗中子星合并后注意到了海浪。
两个中子星碰撞的插图
中子星是密集的死星残留物。当它们合并时,很可能会形成一个新的黑洞。这场灾难性的碰撞还抛出了相当于50个地球的银,100个地球的金和500个地球的铂。导致黑洞引力逸出的部分可能最终成为新的行星。去年,这些天文台发现了近十亿年前黑洞吞噬中子星时发出的波,完成了三场剧烈的大规模空间碰撞,即黑洞与黑洞的碰撞,中子星的碰撞和中子星,以及吞噬中子星的黑洞。LIGO和处女座使用一种聪明的方法来检测这些波浪。首先,每个探测器发出一束激光并将其分成两部分;一根光束从2.5英里长的管道中射出,另一束从同一垂直管道中射出,光束被反射镜反射并在分束器附近汇合。激光束的光波以相同的长度返回,并且布置为彼此抵消。结果,仪器的光检测器看不到任何光。
但是,当引力波穿过时,它会扭曲时空,从而使一根管子变长,而另一根管子变短。这种有节奏的拉伸和挤压变形一直持续到波浪结束为止。当发生这种干扰时,反向的两个光束不再返回相同的长度,因此它们没有对齐并且不会互相抵消。结果,检测器记录了一些闪烁。因此,测量这些亮度变化的物理学家将测量并观察引力波。
技术人员检查LIGO镜子,并从一个角度照射光。
根据LIGO团队的研究,随着波的通过,臂的长度变化不到亚原子质子粒子宽度的1 / 10,000。科学家们可以通过两种激光束到达的不同时间来理解产生这些波的事件。
计算机使用探测器的到达时间来确定手臂长度变化的程度和变化的速度。这种“干扰模式”首先可以帮助研究人员确定产生引力波的物体的质量(而重力波又可以指示出它们是什么类型的物体)以及这些物体如何相互作用。
LIGO的灵敏度可能会由于卡车通过或阵风而产生大量错误信号。甚至探测器镜中原子的移动也可以模拟重力波的信号。
2019年4月3日,一辆在法国万哥的涡轮机前行驶的卡车。
因此,有两种LIGO仪器:如果它们同时捕获信号,则引力波可能会通过地球。LIGO会定期更新,以使其更加灵敏和强大。最近,增加了一种新仪器,可以通过推灯来减少误报。
研究人员在LIGO的重力波探测器中安装了一种新的量子压缩装置。
通过在量子级压缩光(光子)粒子,仪器可以减少光子波动,并且光子波动会在数据中产生裂纹。通过降低背景噪声,LIGO可以检测到约15%的遥远源的重力波。
使用挤压工具,LIGO可以执行多达50%的检查。使用光子压缩机,LIGO-Virgo能够在去年短短6个月内检测到39个可能的引力波事件。
超级计算机模拟显示一对中子星碰撞,合并并形成黑洞。
这大约每五天发生一次。创纪录的检出率对于新兴的重力波物理学领域来说是个好消息。
马克斯·普朗克引力物理研究所LIGO研究小组负责人弗兰克在新闻稿中说:“我们对引力波源的数量有了更好的了解。”“这些天体的质量在很宽的范围内延伸,范围从太阳的质量到太阳质量的90倍以上。有些非常靠近地球,有些距离很远。”被发现揭示了物理学家的信念,即不可能出现黑洞。
超大质量黑洞和围绕它的气盘,其中两个较小的嵌入式黑洞围绕着另一个旋转。在这种情况下,两个黑洞相撞,其中一个黑洞的质量是太阳质量的85倍。这是许多物理学家认为不可能实现的领域。“我所预测的确实不存在,”模拟大质量恒星死亡的天体物理学家Stan Woesley说。“在禁区中间有一个大黑洞。”他的模型表明,质量在50至130太阳质量之间的恒星会在一次独特的超新星爆炸中死亡,该爆炸会摧毁该恒星,但并非所有残留物都落入一个密集的黑洞中。
工程师开始改进LIGO检测器中的真空系统,以准备在2019-2020年进行观测。
由于新的王冠流行,LIGO于今年3月缩短了全年的原始观察期。日本今年加入了全球重力波网络,并拥有自己的天文台“冈冈引力波探测器”(KAGRA)。2015年11月6日,KAGRA系统安装在地下200米的L型巨大隧道中。
KAGRA于今年2月开始首次观测,但灵敏度不足以捕获LIGO和处女座可以检测到的引力波。随着时间的流逝,科学家和工程师将调试和更新KAGRA。KAGRA位于地下隧道中,应远离过往车辆的风和背景噪音。
日本的地下重力波探测器图。
希望在日本天文台的帮助下,以三倍的精度来限制遥远灾区的范围。KAGRA还是第一个在低温下冷却反射镜并减少来自运动分子的虚假信号的探测器。
用于KAGRA的50磅蓝宝石镜
原子总是在振动,振动的能量就是我们所说的热量。低温技术(使用液化气使温度降至华氏238度)可以充分冷却材料,使分子几乎停止运转。通常,添加新的观测站可以帮助研究人员更准确地捕获引力波。
维尔京的鸟瞰图在意大利乡下。
这是因为附加数据使地球上的望远镜更容易确定产生??这些波的碰撞。根据LIGO天体物理学家Vicky Kalogera的说法,这个新的全球网络最终每年可以检测到100次碰撞。
2018年8月KAGRA隧道入口
预计印度的LIGO天文台将在2025年加入该网络,从2022年开始,LIGO,处女座和KAGRA将一起聆听引力波,为期一年。
华盛顿州汉福德的技术人员,安装先进的LIGO升级系统。
黑洞和中子星的合并是一个独特的实验室,随着探测器的改进,探测速度只会增加。

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