当前位置:首页 >经典语录>

探测引力波:灵敏度高了,质疑才能少

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-01-25 编辑:人物

作者:聂崔嵘资料来源:科技日报出版时间:2017/7/18 11:5336047

Select Font Size:Small Medium

Large

Detect引力波:灵敏度更高,可疑能力更少

LIGO干涉仪分别位于南海岸利文斯顿(左)和西北海岸汉福德(右) 多个反射镜安装在

干涉仪管臂的两端。当激光束通过干涉仪时,它将分裂成两束并沿两管臂传播。 当引力波出现时,一个管臂会伸长,另一个会被压缩,使得两个激光束由于不同的传播距离而再次相遇时不同步。 这张照片来自互联网“新闻记者聂崔嵘”LIGO宣布自第三次探测到引力波仅一个多月。最近,美国杂志《连线》报道称,几名独立物理学家质疑与2016年2月LIGO首次探测到的引力波相关的数据。 丹麦物理学家安德鲁杰克逊(Andrew Jackson)和其他四个人给《量子杂志》写了一封信,称他们在详细分析了当时的引力波观测数据后,发现了无法解释的相关噪声,这意味着当时检测到的噪声可能根本不是真正的引力波信号,而是更大一点的噪声。

虽然一些LIGO成员公开反驳了这一质疑,认为噪声结论可能是由代码错误引起的,但由于激光干涉仪激光器产生的量子效应,量子噪声会对引力波探测灵敏度造成严重干扰。 因此,只有不断提高敏感度,这些疑虑才会消失。

为了降低量子噪声,LIGO项目团队在德国GEO600探测器上不断测试其新技术,并随着光电子学领域的进步压缩激光,从而将LIGO探测器的灵敏度提高了50% 虽然一些量子物理学家没有参与引力波探测,但他们不断提出创新的想法来提高引力波探测的灵敏度。就在本周,《自然》杂志发表了丹麦科学家提出的一项新技术,理论上可以将引力波探测器的灵敏度提高一倍。 “量子噪声”LIGO的两台干涉仪造成的“烦恼”分别位于美国南海岸的利文斯顿和西北海岸的汉福德。每个干涉仪由两个4千米长的真空钢管臂组成,它们相互垂直并形成一个L形。每个管臂的两端都安装了许多细镜子。 当激光束通过干涉仪时,激光束被分成两束,分别沿着两个管臂行进

当引力波出现时,其中一个臂会伸展,而另一个臂会被压缩,使得两个激光束沿着两个臂以不同的距离传播,当它们再次相遇时会变得不同步 利用这一原理,LIGO足够灵敏,只探测到十分之一质子直径(即10-19米)的目标移动距离 因此,即使引力波信号极其微弱,LIGO干涉仪也能捕捉到它。

LIGO干涉仪灵敏度极高,容易受到背景噪声的干扰。 科学家已经有办法解决远处卡车隆隆声和温度波动的干扰,但激光产生的激光束量子力学波动噪声往往会淹没微弱的引力波信号。 到达LIGO探测器的激光束中光子数量的不确定性也给移动距离的测量带来不确定性。在不知道光子具体数量的情况下,撞击LIGO反射镜时施加的动量动量力也会导致反射镜移动,从而进一步增加测量结果的不确定性

压缩激光“抑制”干涉

为了解决激光量子噪声的干涉,LIGO实验组与德国GEO600引力波探测器项目组合作,利用压缩光技术削弱量子噪声 这些压缩光技术现已正式应用于GEO600干涉仪,并在LIGO干涉仪上进行了初步测试。 原理是利用量子力学定律中的漏洞,通过增加光的一个特征波动来减少光的另一个特征波动。

GEO600不如LIGO敏感,但LIGO使用的许多核心技术都是由GEO600团队的科学家构想出来的,并在GEO600中进行了测试。 GEO600项目的科学家提出,通过压缩光技术降低激光位移的不确定性可以提高高频引力波检测的精度,而通过压缩光技术降低激光动量的波动可以提高低频引力波检测的灵敏度。

然而,目前的压缩光技术只能减小激光位移的波动,或者只能减小激光动量的波动,而不能同时减小两种量子噪声效应 LIGO希望利用一种叫做“滤波器空腔”的技术,在5年内实现两种激光量子噪声的同步压缩,从而提高LIGO对所有波段引力波探测的灵敏度。

这项新技术是一种“潜在的股票”

发表在《自然》杂志上的最新成果是由丹麦哥本哈根大学尼尔森波尔研究所的物理学家尤金波茨克领导的团队完成的。 他们让激光在击中目标之前穿过气态金属铯原子云,向激光施加相反方向的功率,以完全“抵消”激光的动量波动,从而将量子效应引起的不确定性降低34%

波兹克团队已经开始与莫斯科大学和俄罗斯量子中心合作,进一步改进这项技术 马克斯普朗克引力波物理研究所和LIGO的研究人员也在讨论与波兹克团队的合作。

尽管这项新技术尚未在引力波探测中得到验证,但麻省理工学院(麻省理工学院)LIGO项目小组成员和物理学家纳吉马瓦纳认为,初步统计结果显示这项技术潜力巨大 Pauzke说,经过5到10年的发展,这项技术可能会使引力波探测器的灵敏度提高一倍。

特别声明:转载本文仅用于传播信息,并不代表本网站的观点或确认其内容的真实性。如果其他媒体、网站或个人转载本网站,他们必须保留本网站上注明的“来源”,并承担版权等法律责任。如果作者不希望再版或联系再版费,请联系我们。

相关文章
热门标签
日期归档

版权所有© 阅读时间 | 备案: 鄂ICP备12015973号-1 | www.timetimetime.net . All Rights Reserved | 网站地图