2017年诺贝尔物理学奖揭晓:引力波研究获奖

来源: 中科院高能所

发布日期: 2017-10-03 18:16:14

2017年诺贝尔物理学奖授予了3名美国科学家Rainer Weiss、Barry C.Barish和Kip S.Thorne,以表彰他们在引力波研究方面的贡献。引力波的历史可以追溯到1893年,爱因斯坦在1916年预言了引力波的存在。引力波的探测从20世纪60年代开始,韦伯最早尝试探测引力波。当代大型引力波天文台装备包括LIGO和Advanced LIGO,2016年LIGO首次直接观测到了引力波。未来空间引力波探测计划包括欧空局的eLISA计划、日本的DECIGO计划、中国科学院的太极计划等。

2017年诺贝尔物理学奖于10月3日在斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院宣布,今年的诺贝尔物理学奖授予了3名美国科学家Rainer Weiss、Barry C.Barish和Kip S.Thorne,以表彰他们在引力波研究方面的贡献。引力波的历史可以追溯到1893年,赫维赛德基于引力和电磁力都是平方反比力以及电磁波的物理特性提出了引力波的概念。庞加莱于1905年进一步指出了引力波以光速传播。

1915年年底爱因斯坦给出了引力场所满足的相对论场方程,并且于1916年对爱因斯坦场方程在平直时空背景下做线性近似,推导出了引力波所满足的波动方程及引力辐射的四极矩公式,从而预言了引力波的存在及引力波以光速传播。

引力波是否存在一直是一个有争议的问题,甚至爱因斯坦自己都怀疑引力波的存在。1936年爱因斯坦和他的助手罗森写了一篇引力波不存在的论文投稿到美国《物理评论》,编辑部依据匿名审稿人的审稿意见拒绝发表该文;后来爱因斯坦接受了他在普林斯顿大学的好友罗伯森的意见改写了论文,并修改了引力波不存在的错误结论,但是他并不知道罗伯森其实就是匿名审稿人。

引力波会扭曲时空,一列引力波穿过太阳系时,会在空间产生一个随时间变化的伸缩力,它会在垂直于波的传播方向上周期性地改变太阳系中所有物体间的距离。引力波的早期观测从20世纪60年代开始,韦伯最早尝试探测引力波,他利用一个被称为韦伯棒的铝合金圆柱体作为探测器来探测引力波。

当代大型引力波天文台装备包括LIGO和Advanced LIGO,LIGO计划于1984年由索恩、德雷弗和韦斯领导,1994年获得3.95亿美元的资金支持,成为世界上最大的引力波探测仪。2016年2月11日,LIGO宣布他们在2015年9月14日观测到了来自两个黑洞并合时释放的引力波,这是人类历史上第一次直接观测到了引力波。

已经启动或将要启动的未来空间引力波探测计划包括欧空局的eLISA计划、日本的DECIGO计划、中国科学院的太极计划,中山大学与华中科技大学的天琴计划等。通过观测引力波对电磁波在空间传播过程中的影响也可以用来探测引力波,脉冲测时阵便是通过测量引力波对微秒脉冲星的电磁脉冲到达地球上的望远镜的时间的影响来测量引力波的。

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