引力波是如何被检测到的 检测技术的原理是什么

发布时间: 2023-04-27 22:01:12 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 98

LIGO到底是如何探测引力波的?LIGO真的探测到引力波。引力波:是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引...

引力波是如何被检测到的 检测技术的原理是什么

LIGO到底是如何探测引力波的?

LIGO真的探测到引力波。

引力波:是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波是横波,在真空中以光速传播。

在2021年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。 2021年6月16日凌晨,LIGO合作组宣布:2021年12月26日03:38:53 (UTC),位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号;这是继 LIGO 2021年9月14日探测到首个引力波信号之后,人类探测到的第二个引力波信号。

【引力波的发现时间】在2021年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。
【引力波】在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。
各种各样的引力波探测器正在建造或者运行当中,比如 advanced LIGO(aLIGO)从2021年9月份开始运行观测。可能的引力波探测源包括致密双星系统(白矮星,中子星和黑洞)。
引力波跟时空没有任何关系,只是宇宙本质,宇宙常数1不是-1

引力波是怎么被探测的

2021年诺贝尔物理学奖,颁发给了美国物理学家外斯(Rainer Weiss), 巴里什(Barry Clark Barish) 和 索恩(Kip Stephen Thorne), 以表彰他们为LIGO 探测器建设以及引力波探测所作出的贡献。

蹭点热度,介绍下LIGO测量引力波的方法。

笔者从事IT工作多年,当年老师教的知识也还的差不多了。 讲的不准确的地方,大家海涵。

根据爱因斯坦的广义相对论, 引力场是时空中的曲率。 质量在时空中运动,引起了曲率的变化。这种变化会以光速向外传播,这种时空波动的涟漪就是引力波。

并不是所有的运动都会产生引力波,必须是非对称的运动造成了四极矩随时间变化才能产生引力波。举个例子,如果你转一只铅笔。如果沿着铅笔芯转,就不会产生引力波。但在指尖进行转笔。就会引起引力波动了。

当引力波经过地球的时候,我们整个时空,当然也包括所有的物体,每个人都被拉伸,压缩;再拉伸,再压缩。

这时候,空间中的两个物体的距离会发生变化。但两个物体之间的距离变化不需要任何的作用力。变化的是空间本身!

因此,只要我们看到两个物体之间的距离变化了, 并且在这个过程中物体并没有受力,我们就知道是引力波来了。

引力波的探测有两个难点:

解决这两个难题,需要利用到Michelson光干涉仪。 他的基本原理如下图。

光源发出激光,通过分束器,分别把相关光射向两个平面镜。光到达平面镜后,经过反射再返回到光学分束器合并之后,在检测器上呈现了相干图像。

光在干涉仪中有两个光路,一个走过光程A,另一个走过光程B。光程差是光波长的整倍时,就会出现相长的干涉图像。如果是光程差是光波长的0.5 1.5 2.5倍时,就会出现相消的干涉图像。 只需要观察相干图像的明暗变化,就知道平面镜和分束器的距离出现变化了。

对于前面提到的两个难题

激光干涉引力波天文台(英语:Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,缩写:LIGO)是一个超大规模的激光干涉仪。

用脉冲星测量引力波的原理是什么?

所有的脉冲星中,毫秒脉冲星适合当作脉冲源,因为周期非常小且非常稳定,有微小变化能被发现。毫秒脉冲星测引力波的范围是有限的,h大约在10^(-13)——10^(-15)之间,频率在10^(-8)Hz,理论上可探测超大质量黑洞、宇宙弦产生的引力波。如你所知激光干涉引力波天文台(LIGO)h可达10^(-22),频率在10^2Hz,可探测大质量天体合并时产生的引力波。对脉冲双星PSR B1913+16的研究间接地证明了引力波的存在。美国人约瑟夫·泰勒(Joseph Hooton Taylor)和拉塞尔·赫尔斯(Russell Hulse)于1974年发现了PSR B1913+16(他们也因此于1993年获得了诺贝尔物理学奖)。这个双星系统公转周期的逐步减少与能量的消失有关,而消失的能量转化成了引力波。这个效应其实类似于拉普拉斯为了解释月球在轨道上的加速而提出的理论。法国物理学家蒂博·达穆尔(Thibault Damour)和娜塔莉•德鲁艾尔(Nathalie Deruelle)等人的计算证明,广义相对论和脉冲双星观测结果是一致的。

引力波途径脉冲星、地球时,改变了脉冲到达地球的时间。脉冲星是一类快速自转的中子星(主流模型),它们发射很强的双极辐射,脉冲星的自转轴和磁轴有一定的偏角,由于自转当脉冲星磁轴扫过地球时,我们接受到一个脉冲信号。可以推测两次脉冲信号的间隔等于自转周期。依据自转周期、磁极的磁场强度、电磁辐射类型,脉冲星可分为毫秒脉冲星、正常脉冲星,磁星,X射线脉冲星。脉冲星的自转周期的变化率是重要的观测性质,毫秒脉冲星的周期变化率很小,磁场弱于正常脉冲星;正常脉冲星的磁场强而周期变化率大。

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