火线评论:引力波探测引爆了科学家朋友圈

作者: 李淼、苏萌、程曜、夏志宏

来源: 知识分子

发布日期: 2016-02-12

引力波的直接探测,尤其是极端天体物理过程产生的引力波,可以说随着探测手段的更新、探测器的升级换代必然会发生的。但是由于引力波信号极其微弱,一直以来都在不断挑战着探测技术的研发和数据分析模拟的能力。LIGO-Virgo合作组全面升级换代后的第二代Advanced LIGO,近千人的合作队伍,正是面临诸多困难下科学家们多年艰苦努力的写照。

引力波音频。图片来源:LIGO新闻发布会直播截图编者按:激光干涉引力波天文台(LIGO)直接探测到引力波的新闻发布会,吸引了众多科学家守候,《知识分子》第一时间邀请了麻省理工学院物理系Pappalardo研究员苏萌、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼等对引力波探测研究进行解读,同一时间,科学家们的朋友圈也因此炸开了。李淼:天文学将进入引力波时代。

李淼,中山大学天文与空间科学研究院院长,主要研究方向为宇宙学、弦论、高能物理。根据发表在物理评论通讯(PRL)2016年2月11号一期上的论文,《合并双黑洞系统引力波辐射的观测》:2015年9月14号协调世界时09:50:45,LIGO的两个引力波探测器同时探测到一个短暂的引力波信号,相对强度为1.0×10-21,频率覆盖35到250赫兹。根据爱因斯坦的广义相对论,这个信号来自于双黑洞系统的合并。

这个双黑洞系统距离地球大约为410兆秒差距,也就是大约13亿光年(亮度距离)。两个黑洞的质量分别大约是36个太阳质量和29个太阳质量,其中引力波辐射损失的质量大约为3个太阳质量。这个发现表明存在太阳质量级别的双黑洞系统,是人类第一次探测到引力波,也是人类第一次探测到双黑洞合并。苏萌:引力波发现将打开宇宙研究新篇章。

苏萌,麻省理工学院物理系Pappalardo研究员,研究兴趣高能天体物理学与宇宙学,主要集中在宇宙微波背景辐射、暗物质探测与宇宙射线物理学。探测引力波难在哪里?我们知道任何相对论性的引力理论都预言了引力波的存在,同时通过对脉冲双星的观测我们已经间接的探测到了引力波,引力波的直接探测,尤其是极端天体物理过程产生的引力波,可以说随着探测手段的更新、探测器的升级换代必然会发生的。

但是由于引力波信号极其微弱,一直以来都在不断挑战着探测技术的研发和数据分析模拟的能力。LIGO-Virgo合作组全面升级换代后的第二代Advanced LIGO,近千人的合作队伍,正是面临诸多困难下科学家们多年艰苦努力的写照。程曜:不会很快给诺奖。程曜,清华大学工程物理系教授,研究方向为物理/纳米元件与引力波探测。今天热闹非凡,总算公布量到引力波了。我对这件事给点评论吧!

量到的强度10-21,比灵敏度高,以前的运转应该可以量到,只是运气不好,信号当然也不如这次清楚。PRL论文最后做了展望,不敢确定将来可以给出波源的方向,而寄望于未来更多的探测器加入。合并事件残留的黑洞不算大,不容易观测到。所以这次的测量属于我们预测应该量到这样的信号,然后真的出现了,我们也没有能力做事后检验。我大胆预言,不会很快给诺奖,要等其它探测器加入,重复观察到很多次后,起码要五年的时间。

夏志宏:这是数学的胜利。夏志宏,美国西北大学教授、数学家,研究方向哈密尔顿动力系统、天体力学。人类居然可以在时空中检测只有质子万分之一大小的移动,令人惊奇!这应该是数学的胜利。爱因斯坦提了个漂亮的数学模型,没想到上帝还真用了。爱因斯坦说,如果上帝不用他的模型,那就太可惜了。

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