LIGO科学家发现引力波,证明阿尔伯特爱因斯坦正确

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Anonim

今天,激光干涉仪引力波观测台(LIGO)的科学家证实,他们终于找到了引力波的证据,并在此过程中解决了阿尔伯特爱因斯坦迷恋的100年之久的谜题。这是物理学家有史以来最重要的发现之一,它有望引领一系列其他启示。

“我们已经发现了引力波,”LIGO主任David Reitze在周四发布的声明中表示,证实了长达数月的传闻在科学界传播。 “这真是一个科学的moonshot。我们做到了 - 我们降落在月球上。“

早在1916年,爱因斯坦就发表了他的相对论。在它在现代物理学基础中发挥关键作用的众多方式中,该理论预测了引力波的存在:时空中由于质量的存在而向外移动的涟漪。爱因斯坦假定存在这些涟漪,在他真正找到它们之前就已经死了。

因为爱因斯坦的工作是开创性的,所以我们认为我们所知道的关于引力的几乎所有东西都取决于引力波的存在。这意味着直到今天,我们对重力的了解大部分都没有得到确认。这一切都在改变。

为什么需要这么长时间?引力波非常小而且很弱,以至于科学家们一直在寻找能够达到-23的功率的信号。一直存在过多的次要证据,但真正的证据很难在那个规模上找到,这就是为什么LIGO在25年前被放在一起的原因。 LIGO是麻省理工学院,加州理工学院和16个国家的近1000名科学家合作开发的一种称为干涉仪的仪器:一种长达4公里的仪器,可以用镜子来回射出激光,探测到直径1/1000的信号。质子。

LIGO制造了两种超敏感仪器 - 一种位于华盛顿州汉福德,另一种位于路易斯安那州利文斯顿 - 以确保他们发现的任何东西都可以得到验证。这两种仪器都在2002年上线,但13年来,只有黑暗。

2015年9月14日,在新升级干涉仪投入运行两天后,LIGO研究人员终于找到了一些东西。正如他们后来所知,这是一个由两个黑洞产生的信号 - 每个黑洞的直径约为150公里,是太阳质量的30倍。它们以大约一半的光速相互螺旋。他们相撞并合并成一个黑洞。

碰撞驱逐的总能量比宇宙中所有恒星组合的能量强50多倍。

根据Reitze的说法,记录的信号符合爱因斯坦理论在这些情况下预测的方程。不过,他和他的同事发现这些数据“令人难以置信”。

信号不仅仅是窥探引力波的样子。它们还说明了合并事件的实际特征以及碰撞前后的黑洞。根据LIGO科学家Gabriela Gonzalez的说法,捕获信号的波形显示合并的黑洞实际上略小于原始两个物体的总和。此外,“这次合并发生在13亿年前,”她说,“当地球上的多细胞生命刚刚开始蔓延时。”

冈萨雷斯播放了一个改进的信号录音 - 一个短小的鸟鸣唧唧声。 “这是许多人中的第一个,”她说。

调查结果的后果不容小觑。这一发现不仅让人们沉浸在一个百年历史的谜团中 - 它通过一个独特的镜头让人类更多地了解宇宙。在星期四之前,天体物理学家基本上只限于通过电磁波谱研究宇宙。虽然我们已经学到了很多东西,但是有很多关于恒星,超新星,黑洞以及我们在没有观测和测量引力波的情况下无法研究的其他现象。我们知道我们终于可以倾听这些信号,这让科学家们了解了曾经被关闭过的宇宙的一部分。

事实上,LIGO的结果有效地证明了黑洞的存在。

也许最有趣的是,着名的天体物理学家和LIGO联合创始人基普·索恩(排名第7,但现在肯定是向上的趋势)将有可能研究所谓的“宇宙弦”,科学家认为这有助于解释扩张和通货膨胀。大爆炸以来的宇宙。

科学家可能能够通过对引力波的更大研究来回答其他问题:宇宙膨胀的速度有多快?超新星的原因是什么?与光相比,引力波的传播速度有多快?

国家科学基金会主任,法国科尔多瓦说,开始LIGO“是一个很大的风险”。但今天的风险似乎已经得到了回报。 “爱因斯坦会喜气洋洋。”

周四的公告也肯定会带来更大的希望 LISA探路者 - 作为太空干涉仪eLISA试验台的航天器 - 将极大地验证投入该项目的资金和时间。

这只是一个开始。我们将比我们想象的更多地了解宇宙,并且最终可能更接近于理解宇宙的起源和未来。 “真正令人兴奋的是接下来会发生什么,”Reitze说。

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