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引力波是怎样被发现的?

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     带电离子在电磁场中会被加速,辐射出电磁波。于是在广义相对论中,爱因斯坦预测有质量的物体会在引力场中被加速,并辐射出引力波。但为何这100年中人们始终没有发现引力波的踪迹呢?那是因为引力波实在是太微弱了。要知道引力数量级是电磁力数量级的10的36次方分之一。我们集合了世界上最好的设备也难以扑捉到它。

LIGO--引力波探测仪2.0

    第一代探测引力波的干涉仪在二十一世纪初建造完成,包括日本的TAMA300,德国的GEO600,美国的LIGO和意大利的Virgo。但是,这些探测器在2002年至2011年运行期间,并未探测到引力波。在经历重大改造升级之后,两个升级版的LIGO探测器的灵敏度大幅提高,并作为升级探测器网络中的先行者进行观测。幸运的是,就在LIGO升级后不久,来自13亿年前的双黑洞合并所产生的引力波就造访了地球。


引力波的数值到底有多小?

    LIGO是世界上最大的引力波天文台,同时也是世界上最精密的物理实验之一,它由两条分别长达四公里并且互相垂直的干涉臂构成。LIGO干涉仪沿着每条臂传播的激光束在末端反光镜(悬挂的测试质量)处被反射。当引力波经过时,时空的伸缩导致一条臂长变长的同时另一条臂长变短。当两条臂的长度变得不同时,激光束在两臂传播时间不再相同,也就是说两束激光束的相位不再同步,于是所谓的干涉条纹产生了。两条臂的长度差异的数值之小令人咋舌。一个典型的引力波应变大约在质子直径的万分之一 !而具有极高灵敏度的LIGO干涉仪能够测量出如此微小的变化。

 


LIGO是如何工作的?

最大的真空系统

高能稳定的激光

 

全世界最好的镜面

最稳定的震动隔离系统

精密测试

数据分析

全球共有1000多名科学家和研究人员为人类首次探测到引力波做出了巨大的贡献!

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