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关于引力波你需要知道这些 天文学的新时代正在开启

www.ycsjb.com 时间:2017-10-03 23:16 宜昌新闻网
来源:中科院物理所公众号相关新闻:引力波为什么获诺奖?通俗易懂给你讲一遍获诺贝尔物理学奖的引力波是啥?要从爱因斯坦说起2017年度诺贝尔物理学奖获奖者到底

  引力波为什么获诺奖?通俗易懂给你讲一遍

  获诺贝尔物理学奖的引力波是啥?要从爱因斯坦说起

  2017年度诺贝尔物理学奖获奖者到底是谁?

  北京时间10月3日17点45分,万众瞩目的2017年诺贝尔物理学奖揭晓。本次的获奖者为 雷纳·韦斯 (Rainer Weiss),巴里·巴里什(Barry Clark Barish),基普·索恩(Kip S Thorne),以表彰他们对LIGO探测装置的决定性贡献以及探测到引力波的存在

关于引力波你需要知道这些 天文学的新时代正在开启

 图|左起:雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、巴里·巴里什(Barry Clark Barish)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)

  雷纳·韦斯 (Rainer Weiss)

  雷纳·韦斯(Rainer Weiss),1932年出生于德国,麻省理工学院(MIT)物理学家,1966年便设想出一种探测引力波的方法,2015年9月1000名利用激光干涉引力波天文台(LIGO)开展研究的物理学家在两个巨大黑洞位于距地球10亿光年的地方相互围绕着旋转时,探测到其辐射出的脉冲波。2016年9月6日,获得卡弗里天体物理学奖;2016年9月21日,入选2016年引文桂冠奖名单。2016年9月21日,获得“复旦-中植科学奖”物理学奖;2016年9月27日,获得邵逸夫天文学奖。2016年12月,获得特别基础物理奖。雷纳·韦斯发明的激光干涉引力波探测器是LIGO装置的基础。他首次分析了探测器的主要噪声来源,并领导了LIGO仪器科学的研究,最终使LIGO达到了足够的灵敏度。韦斯不仅在引力波方面为天文学做出了巨大的贡献,他还是宇宙微波背景辐射热谱测量方面的专家,2006年赢得诺贝尔奖的COBE项目,他就是当时科学工作组的主席。

  巴里·巴里什(Barry Clark Barish)

  Barry Barish,实验物理学家,1936年生于美国奥马哈市,1962年获得加州大学伯克利分校高能实验物理博士学位,1963年加入加州理工学院。1994年担任LIGO PI,1997年成为LIGO主任,并创建LIGO科学联盟。巴里·巴里什领导了LIGO建设及初期运行,建立了LIGO国际科学合作,他把LIGO从几个研究小组从事的小科学成功地转化成了涉及众多成员并且依赖大规模设备的大科学,最终使引力波探测成为可能。

  基普·索恩(Kip S Thorne)

  基普·S·索恩(Kip Stephen Thorne)是美国理论物理学家。1940年6月1日出生于洛根。1984年索恩与其他人合作创建了LIGO计划,这成为了美国国家科学基金会投资的最大项目。2016年9月6日,获得卡弗里天体物理学奖;2016年9月21日,入选2016年引文桂冠奖名单;2016年9月21日,获得“复旦-中植科学奖”物理学奖;2016年9月27日,获得邵逸夫天文学奖。基普·索恩奠定了引力波探测的理论基础,他开创了引力波波形计算以及数据分析的研究方向,并对LIGO仪器科学做出了重要贡献,特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。

  关于引力波你需要知道这些

  2016 年 2 月 11日,在爱因斯坦预测引力波存在的100 年之后,LIGO宣布人类首次探测到了引力波。13亿年前,两个黑洞并合,其搅动时空产生的引力波信号开始了漫漫的星际旅途;2015年9月14日,刚刚升级完毕的LIGO捕捉到了这个信号,并将之命名为GW150914。目前,人类已经分别在2015年9月、2015年12月、2017年1月和2017年8月完成了四次引力波的观测,在最近一次引力波的观测中,由位于美国和意大利的三处天文台同时观测到这种黑洞融合现象

引力波动画示意 图片来源:NASA

  1915年,爱因斯坦创立了广义相对论,并在次年首次预言了引力辐射——引力波的存在。当有质量的物体的空间分布发生一些特定变化时,就会引起时空的波动,向外界辐射能量,这就是引力波。他指出,与电磁辐射的最主要贡献来源于电偶极矩不同,引力波辐射的最主要贡献来源于质量的四极矩。一般来说,由于四极矩形变要比偶极矩小很多,再加上引力的耦合常数——万有引力常数G 的数值非常小,所以引力波的观测非常困难。因此直到一个世纪之后的2015年9月14日,引力波才第一次被LIGO合作组所观测到。

LIGO装置实拍图  图片来源:LIGO

  LIGO的全称是激光干涉仪引力波天文台,是加州理工学院主导,与麻省理工大学合作的引力波观测试验组。它的本质其实就是我们高中物理中曾学过的迈克尔逊干涉仪。当引力波经过时,干涉仪的双臂长度会有微小的改变,导致产生光程差,科学家们再通过精密测量技术,在各种噪声中将微弱的信号捕捉出来。由于探测到的引力波信号可能与传播的方向有关,LIGO建造了两个位于不同位置的观测站。

LIGO的三位联合创始人  图片来源网络

  LIGO的三位联合创始人,雷纳·维斯(RainerWeiss)、吉普·索恩(Kip Thorne)和罗纳德·德雷弗(RonaldDrever)在LIGO的设计和运作中居功至伟,这也一度使他们成为了获诺贝尔奖呼声最高的人选。不幸的是德雷弗于今年3月7日因病逝世。

eLISA装置构想图  图片来源:NASA




关键字 引力波 天文台 巴里

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