新闻时段2016-02-01至2016-02-15

正(新闻时段2016016-02-01至20162016-02-15;排行依据排行依据:遴选出的30家核心媒体报道频次核心媒体报道频次)1美科学家宣布发现引力波2中国引力波探测工程"天琴计划"正在立项[核心媒体报道频次:29/30]2月12日消息称,中国本土重大引力波探测工程"天琴计划"已于2015年7月正式启动,部分关键技术研究已有具体进展,目前正在立项中。中山大学"天琴计划"是以引力波研究为中心,开展空间引力波探测计划任务的预先研究,制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图,并开展关键技术研究。根据此前设想,"天琴计划"主要分4阶段实施:第1阶段完     

引力波会告诉我们什么——从LIGO首次直接观测到黑洞引力波说起

 LIGO 宣布首次直接探测到引力波,是一项震动世界的里程碑式科学发现,它将开启引力波实验的新纪元。本文介绍直接探测引力波的意义、致密天体引力波的直接探测手段,指出原初引力波的探测将是下一个值得期待的重大科学突破。介绍了探测原初引力波的意义以及即将在中国西藏阿里地区展开的阿里原初引力波探测实验,并对引力波开启的天文物理的新时代做了展望。     

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<正>(新闻时段:2017-10-16至2017-10-31;排行依据:遴选出的30家核心媒体报道频次)1发现首个双中子星并合引力波事件[核心媒体报道频次:.30/30]10月16日,美国国家科学基金会召开新闻发布会,宣布激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波天文台(Virgo)于2017年8月17日首次发现双中子星并合引力波事件,国际引力波电磁对应体观测联盟发现该引力波事件的电磁对应体。     

引力波与电磁场的相互作用

J.M.Charap,M.J.Dnff曾经研究场——米尔斯场中的引力效应,本文从弯曲时空的电磁场方程出发,给出了一个自对偶解,说明在引力波作用下重直于引力波传播方向的电场分量将受到引力波的调制,调制度由引力波的振幅决定,并且将绕引力波传播方向偏转,偏转角由时空弯曲性质决定。两个行于引力波传播方向的电场分量则不受影响。磁场也有类似变化。     

“太极”计划:中科院提出探测中低频引力波

正引力波的证实让世界范围内的宇宙探索掀起热潮,而中国科学院近期也宣布提出空间太极计划,规划我国空间引力波探测在未来数十年内的发展路线图。在此计划中,中国将在2030年前后发射三颗卫星组成引力波探测星组,用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测。据介绍中频波段的引力波来源是中等质量的致密双星(黑洞、中子星、白矮星),以及宇宙大爆炸早期(10-34秒以后)产生的引力波。     

大科学时代的大发现需要大资金、大投入、大协作——以引力波探测为例

 简述了引力波探测的起源,按共振棒引力波探测器时代、激光干涉引力波探测器时代、科学研究的全球化时代3 个阶段,论述了引力波探测的进程及其特点。介绍了中国开展引力波研究的历史,分析了中国开展大科学研究的机遇及挑战。     

深度学习在引力波数据处理中的应用初探

截至2018-01-16,LIGO已成功探测引力波事件6次.可以预期,引力波探测事件会越来越多,引力波天文学会很快进入到大数据阶段.深度学习在大数据处理方面近年来得到迅速发展.它在数据处理速度,准确度等方面都表现出极大的优势.深度学习在引力波数据处理中的应用讨论还不多.本文引入此问题,并对其进行初步研究.引力波数据最大的特点是强噪声、弱信号.现行的数据处理方法是利用匹配滤波的方式把引力波信号从强噪声中挖掘出来.同时,匹配滤波方法还可以确定引力波源的性质,定量确定其参数.匹配滤波方法的弱点是计算量巨大.这导致数据处理速度很慢.对于将来的大数据引力波天文学,这更将是一个巨大的隐患.匹配滤波方法的另一个潜在问题是,完备准确的理论波形模板是其工作的前提条件.这个潜在问题的后果是很难找到理论预期之外的引力波信号.深度学习的数据处理方法有可能在这些问题上提供出路.同时,深度学习也会遇到其自身的若干困难和问题.本文将从网络结构、训练数据制备、训练优化、对信号识别的泛化能力、对数据的特征图表示以及对特征数据遮挡的响应等方面来展开讨论.     

数值相对论与引力波天文学

引力波直接探测已经被LIGO成功实现.在这个重大实验发现中,理论模型的重要作用得到充分体现.有效单体数值相对论模型不仅提升了既定硬件的灵敏度,把实验结果的置信度从4.6σ加强到5.1σ,而且还辨认出该引力波源是并合双黑洞.以这次实验结果所给出的双星并合事件率推断,地面引力波探测器接下来还会给出更多的引力波事件.这些引力波实验数据可以被用来进行天文学和基本物理学的研究.随着数据的积累和新脉冲星的加入,脉冲星计时计划的引力波探测精度也越来越高.空间引力波探测计划包括eLISA、太极和天琴等也在积极准备中.可以预期,引力波天文学将逐渐形成.在引力波天文学中,从信号读取到参数反演都离不开理论模型.不做任何解析近似的数值相对论是现实引力波源建模的通用工具.爱因斯坦方程的复杂数学结构和所需的庞大程序构架是数值相对论的两大困难.结合引力波天文学,本文对数值相对论的关键困难、发展历程、研究现状和在引力天文学中的应用等给出比较系统的描述.     

引力波探测检验广义相对论

自2015年9月14日人类第一次探测到引力波以来,引力波探测的进展非常迅速.到目前为止LIGO已确认双黑洞并合引力波探测结果5例,分别为GW150914,GW151226,GW170608,GW170104和GW170814.以及确认的双中子星并合引力波探测结果1例,GW170817.另外还有疑似双黑洞并合引力波探测结果1例LVT151012.受引力波探测的驱动,关于引力波的物理学和天文学研究自2016年以来的发展也异常迅速.引力波的成功探测定性地支持了广义相对论.但引力波探测作为涉及强引力场、强动态时空区域的实验,它还可以定量地检验广义相对论,甚至有可能发现广义相对论的适用范围,指引超越广义相对论引力理论的发展.本文将针对如何利用引力波探测检验广义相对论的问题,从引力波定性性质、引力波极化自由度、引力波传播速度以及引力波波形特征几个方面作一个较为全面的介绍.     

宇宙“暴涨”重大发现不排除出错

3个月前公布的一项＂诺贝尔奖级＂重大发现——宇宙＂暴涨＂证据也许存在问题。同一科研团队在20日发表的最新论文中承认,不能排除他们有关宇宙原初引力波的发现错了。美国哈佛-史密森天体物理学中心等机构的科学家在新一期《物理学评论通讯》上报告说,他们依然坚持最初的结论,即他们利用架设在南极的BICEP2望远镜,在宇宙大爆炸的＂余烬＂——微波背景辐射中,观测到一种叫做B模式的特殊偏振模式,这种偏振模式是长期寻找的原初引力波的“独特印记＂。     

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正(新闻时段2014-03-11至2014-03-20;为热度指数)1首次发现宇宙诞生时急剧膨胀直接证据2首台商用量子计算机问世速度不及传统计算机[热度指数:][热度指数:]17日,美国天文学家发现原初引力波穿越婴儿宇宙留下的印20日,美国南加州大学洛杉矶分记,这是宇宙刚刚诞生时急剧膨胀的首个直接证据,这一具有里校和苏黎世联邦理工大学研究人员对程碑意义的重大发现,有望弄清宇宙诞生之谜。美国哈佛-史密一台108量子比特的计算机(即"D-森天体物理学中心等机构研究人员,利用位于南极的BICEP2望波")进行检验,发现其速度并不比传统远镜,对宇宙大爆炸的"余烬"——微波背景辐射进行观测,发现计算机快"。D-波"确实利用量子效应运图片来源:中国科技网了B模式偏振信号,经过3年多的分析,确认它就是暴涨期间原初行。然而",D-波"只是一个模拟设备,一台用于解决最优化问题的引力波穿越宇宙导致的。样机。对它更准确的描述是,一台可编程的量子模拟实验机。3科学家合成最清晰月球北极照片[     

引力波探测器联网的定位能力

引力波是爱因斯坦最重要的预言之一,是检验广义相对论正确性的重要工具.引力波理论及其探测一直以来都是理论物理学家和实验物理学家感兴趣的研究领域.事实上,随着科学技术的发展,人类已经具备了建造极度灵敏的地面探测器以及空间探测器的能力,直接探测引力波已经成为现实.2015年9月14日,LIGO首次直接探测到引力波,该信号源自一次双黑洞并合事件,自此人类进入引力波常规化探测阶段,终于拉开了引力波天文学时代的序幕.地面引力波探测器最主要的波源是处于旋近和并合阶段的致密双星.如果在探测到这些波源所辐射出的引力波信号的同时,又能观测到波源对应的电磁波信号,那么引力波信号和电磁波信号可以相互补充,形成新的观测模式.然而单个地面引力波探测器很难准确地探测引力波信号,也不能进行波源精确定位,将多个探测器联网组合,这样既能准确探测引力波信号,又能大幅提高引力波波源的定位精度.本文中,首先介绍探测器联网对引力波信号GW150914源的定位情况,然后介绍了两种最常用的估计定位精度的方法,即马尔科夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)的方法和解析的方法.最后,选用一种解析的方法讨论未来中国引力波探测器与日本及澳大利亚所组成的探测器网络的定位精度,并给出了中国的较优台址.最后,还讨论了中国加入世界引力波探测器网络行列对引力波波源定位的贡献.     

LIGO实验采用迈克逊干涉仪不可能探测到引力波——引力波存在时光的波长和速度同时改变导致LIGO实验的致命错误

本文严格证明,LIGO实验的计算忽略了两个重要因素,导致致命的错误.一是忽略了引力波对光的波长的影响,二是没有考虑到引力波存在时光速不是常数.按照广义相对论,引力波对空间距离产生影响的同时,也会对光的波长的影响.同时考虑着两个因素,迈克逊干涉仪上激光的相位是不变的.此外按照广义相对论,引力波存在时,时空度规的空间部分发生改变,但时间部分却是平直的.由此导致引力波存在时光速不是常数,用时间差计算干涉图像变化的方法失效.因此LIGO实验设计的基本原理是错的,采用迈克逊激光干涉仪不可能观察到引力波.由于光速不是常数,LIGO实验中所有关于信号匹配的计算都将改变,就谈不上引力波的探测了.事实上,迈克逊当年也是采用迈克逊干涉仪,试图发现地球绝对运动.然而迈克逊实验得到的是零结果,由此导致狭义相对论的诞生.LIGO实验的基本原理与迈克逊实验的基本原理是一样的,在实验过程中光波的相位都是不变的.用迈克逊干涉仪做实验只能得到零结果,由此注定LIGO实验不可能发现引力波的.     

LIGO真的探测到引力波了吗?——电磁相互作用的存在导致LIGO探测引力波的实验无效

在现有广义相对论中,引力波对距离影响的公式只适合于真空中受引力作用的粒子。LIGO实验在地球表面进行,激光干涉仪固定在地表上,处于电磁相互作用的平衡状态。电磁力比引力强10~40倍,引力波不可能克服电磁平衡力使两个干涉仪的距离发生改变。由于没有考虑到这个因素,LIGO实验的设计原理存在严重的问题,其关键的数据分析和计算都是错的。这也是韦伯引力波实验失败的真正原因,探测引力波的实验必须移到太空中进行。除此之外,LIGO实验还存在以下问题:一.没有发现引力波的暴发源,所谓的双黑洞并合事件,只是激光干涉仪测定到的数据与爱因斯坦理论的计算机拟合结果,不代表天文和物理上真实发生的事件。二.LIGO实验证实爱因斯坦引力理论的说法是循环论证,在逻辑上不成立。三.LIGO实验引力波能流密度的计算会导致自相矛盾的结果。四.LIGO实验的理论分析采用数值相对论,为了消除黑洞的奇异性引入许多修正导致误差。由于引力场方程的非线性,蝴蝶效应使误差放大。五.长度改变10~(-18)米的测量远远超出现有技术的能力,实际上不可能实现。这种精度的测量已经进入微观领域,并违背量子力学的测不准原理。LIGO实验中出现的信号不是由两个干涉仪之间距离的变化引起,而是由干涉仪的振动引起。六.因此LIGO实验中探测到的不可能是引力波的信号,可能是来源于两个干涉仪中间地带的某种干扰信号。     

引力波标准汽笛与宇宙学

双中子星并合的引力波暴GW170817及其多波段电磁对应的发现标志着多信使引力波天文学时代的来临.通过引力波探测器对致密双星并合产生的引力波波型的观测可以独立测量波源的光度距离,这预示着引力波源可以作为"标准汽笛"来研究宇宙的膨胀历史,从而提供了一种研究宇宙学的新途径.本文介绍利用引力波"标准汽笛"来限制宇宙学参数的基本原理,着重讨论各种确定波源距离和红移的方法.同时讨论地基第二代和第三代引力波探测器,以及空间引力波探测器对宇宙学参数,特别是哈勃常数和暗能量参数的限制能力.     

超致密X射线双星引力波辐射

超简并X射线源由中子星和充满洛希瓣的白矮星双星组成,该类双星系统轨道周期极短(约小于80 min).对此类双星系统的数值计算表明其在演化过程中可以产生强引力波辐射.以目前观测到的最短轨道周期超简并X射线源4U 1820-30为例,我们模拟了该双星系统的轨道和质量演化,发现物质交流稳定性判据建议该系统曾经经历过非稳定的物质交流,该系统的引力波辐射频率变化在10~(-5) a~(-1)的量级.通过比较不同质量双星的轨道周期和引力波频率随时间的演化,我们提出可以通过测量引力波频率变化的方法来研究此类双星星族的演化过程,也可以通过该方法来搜寻较大质量短轨道周期黑洞白矮星等双星系统.     

试评LIGO引力波实验

物理学的一些基本问题体现在对空间、时间、引力的看法上,由Newton建立的经典力学(CM)作了清楚的阐述.1905年Einstein提出的狭义相对论(SR)当中根本没有对引力的思考,而在1908年Minkowski说“从今以后空间、时间都将消失,只有这二者的结合保持为独立的实体”——他指的是spacetime概念,译作“时空”或“空时”.这概念立即体现在1916年问世的广义相对论(GR)中,并发展为引力波理论——质量使时空弯曲,当物体加速时它沿着弯曲时空(curved spacetime)以光速发出涟漪,即引力波.然而查遍计量学书籍文献也找不到一个独立的称为“时空”(或“空时”)的物理量.spacetime概念要表达什么,是模糊不清的;时空一体化是整个理论体系的基础,而这个“地基”令人怀疑.2015年9月14日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)的2个检测器同时收到一个瞬态信号;据此LIGO团队宣布说:“我们已从两个黑洞的合并观测到引力波,因为检测到的波形与广义相对论的预测一致”.这不像是真正令人完全相信、十分放心的科学发现方式,因为你无法确认它真的是由“引力波”造成的.虽然信噪比较高,但是它也可能来自别的原因.所用数值相对论(numerical relativity)方法并不很好,因它有许多误差源和非线性影响.至少可以说,目前的“发现”离1887年Hertz发现电磁波的实验还有很大差距,有待查明是事实还只是一种迹象.“引力速度”与“引力波速度”是不同的概念.很久以前许多著名科学家就知道引力传播速度比光速大很多(vG(》)c),他们普遍认为引力如以有限速度(光速c)传播,绕日运动的行星由于扭矩作用将不稳定.再者,说“引力波以光速传播”,似乎它也是电磁波谱上的一员,这是荒唐的.引力理论和电磁理论一直互相独立地、平行地发展;可以借鉴电磁学的成就和方法论,但凭什么把电磁波的速度(光速c)也拉过来安到引力波(假如存在)的头上？可以判定,GR所谓引力波和引力子一样,其存在性可疑,至少还需再作讨论.最后指出,引力场作用是唯一的不能充分与量子理论吻合一致的相互作用,而它是人类最先知道的物理作用.GR描述了这种作用,但它是非量子的,因而也是一种经典理论.GR也可以称为几何动力学;然而GR建立在时空一体化和必定有弯曲时空的基础上,令人疑虑.更何况,根据已发现的某些新的物理现象,由此认为需要寻找比GR更基本的理论.近年来国际上展开研究了“修正的Newton力学”,我们认为是重要的动向.     

探测引力波!：日本正在建造的大型引力波望远镜“神乐”

作剧烈运动的天体会使周围的空间产生振荡,这种振荡引起空间变形,以波的形式向四周传播,这就是“引力波”。早在1916年就从理论上作出了引力波的预言,然而却从未被直接检测到过。不过,随着观测技术的进步,现在终于具备了检测引力波的条件,并有可能使用引力波进行实际观测。     

脉冲星发现55年：中国天眼展望

 脉冲星的发现是人类认识宇宙的重要里程碑之一。介绍了脉冲星自发现至今55年来的研究进展，包括引力波与广义相对论的验证、毫秒脉冲星、脉冲星周期跃变、脉冲星射电辐射效率、快速射电暴与河外脉冲星等方面。展望了中国天眼（FAST）未来发现新的特殊类型脉冲星的潜力，如黑洞脉冲星系统/亚毫秒脉冲星/新型双脉冲星系统，依此实施更高精度验证引力波实验；利用FAST的高灵敏度、高精度研究脉冲星辐射的精细结构，深入了解其物理机制。     

时空涟漪或启宇宙之门——LIGO宣布直接探测到引力波

 北京时间2016年2月11日23:40左右,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)负责人David Reitze宣布人类首次直接探测到了引力波,整个科学界为之沸腾,时空的涟漪回荡在世界的每个角落。时值Albert Einstein在《广义相对论》引力辐射理论中预测到引力波的存在100周年,如果探测成功,将是人类认知史上具有里程碑意义的科学发现。