第三种波通信——引力波通信的实验成果

引力波早在1916年爱因斯坦就预言它的存在,并认为引力波以光速在太空中飞驰。1960年,美国马里兰大学的韦伯教授首先采用铝杆天线装置来探测引力波,嗣后,联邦德国、苏联、美国贝尔实验室也相继采用比铝杆天线更精密的装置来进行探测,结果都未直接探测到来自太空中的引力波。但是,根据爱因斯坦的广义相对论,如果太空中有一颗脉冲星在辐射引力波的话,那么它的公转周期就会缩短。1974年,美国物理学家泰勒博士,发现了一颗脉冲星以0.059秒的周期准确地发出无线电脉冲信号。经过长达四年时间的观测,终于发现其公转周期有了缩短,且其缩短值与理论上的计算值完全相符,这便间接地证实了这颗脉冲星确实是在发射引力波。自此以后,有关引力波是否存在的争论就逐渐趋于平息。近年来还设想和研制了许多有关发生和检测引力波的装置,并且成功地实现了对莫尔斯电码的发送和接收,这就为人类利用第三种波——引力波通信展示了美好的发展前景。本文介绍引力波通信的实验结果。     

中子星碰撞 金铂满堂

2017年10月中旬,科学家宣布探测到时一空组构中的涟骑——引力波,而这些引力波来自于一对死亡恒星——中子星的相互碰撞。这是科学家首次目睹两颗中子星的合并。这一发现或许有助于破解几十年来的一大奥秘:宇宙中的许多重元素是怎么产生的?     

对话吴岳良:从时空的涟漪到太极计划

正2016年2月,美国国家科学基金会和欧洲引力天文台召开新闻发布会,正式宣布有史以来,科学家第一次直接观测到了来自遥远宇宙的剧变事件所产生的时空涟漪——引力波.所观测到的信号置信度大于5.1s,符合自然科学界对于"发现"最严格的定义标准.这恰好验证了100年前爱因斯坦的一个重要预言,是首次在强引力场条件下对广义相对论的直接验证.     

感受时空震颤的涟漪——来自2016年首期“未来论坛”的科学发声

100年前爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在,经过半世纪的搜寻,这一宇宙学"世纪悬案"于2016年2月11日有了结果:人类首次直接探测到引力波!顿时各界沸腾!这一"高冷"的基础科学突破在普通人中也掀起了涟漪,就让知力君带领大家,聆听引力波研究领域的权威们如何深度解密"引力波"!陈雁北加州理工学院物理学教授、美国物理学会会士、LIGO科学联盟核心成员1916年,爱因斯坦在他的方程中发现了所谓的弱引力场下的解,这个解便描述了引力波。从类比的方法来看,引力波很像水面上的波动。当水面振荡时,它的振荡会以水波的形式传播出去。同样的,时空几     

探测引力波,中国在行动

<正>天体剧烈活动引起的时空扰动,好比在浩渺的宇宙中投下一颗石子,历经10多亿年漫漫星系之旅,时空的涟漪最终与地球邂逅。从1916年爱因斯坦的预言,到2015年9月首次确定探测到引力波信号,人类为了直接探测时空的涟漪,苦苦探寻百年。这其中,我国学者对引力波及其相关领域的贡献是多方面的。     

首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学

100年前,爱因斯坦从广义相对论出发,在理论上预言了引力波的存在.自20世纪60年代开始,科学家开始试图在实验上检测来自不同天体物理过程和宇宙学演化过程的引力波信号.经过了50多年的努力,位于美国的LIGO引力波探测器在2015年9月14日终于首次直接探测到了双黑洞合并的引力波信号,为人类的天文学研究打开了一扇全新的"引力波窗口".可以预见到在不久的将来引力波研究会从各个不同的引力波频段上探索宇宙的未知信息.本文从引力波的物理内容、空间和地面的探测手段及噪声限制、引力波在天体物理学等方面的可预见的科学产出、国内和国际上在这个研究领域的最新发展动态等方面,对引力波天文学做了简单的综述和讨论.另外,本文还就LIGO的首例引力波直接探测事件GW150914及其背后的双黑洞合并的物理过程做了一定的介绍.     

和LIGO一起倾听天籁之音

正100年前,爱因斯坦用广义相对论预言了引力波的存在,认为引力是弯曲时空的产物,引力波就是大质量物体相互影响时产生的时空涟漪。如今,科学家终于探测到了引力波存在的直接证据。2016年2月11日,激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家宣布发现了13亿光年之外的两个黑洞碰撞产生的引力波的信号,这个被称作GW150914的引力波是在去年9月14日被LIGO检测到的。理论上,宇宙中应该不乏引力波的痕迹。像超新星爆发、中子星超速运转、黑洞双星或双中子星旋近这些外力     

引力波之独特吸引力

<正>百年的期待,百年的梦想,百年的辉煌!引力波是广义相对论的预言产物。1916年爱因斯坦首次推导出引力波的波动方程,认为时空是可以弯曲的,有质量的物体在其中运动,就会产生引力波。这好比石头丢进水里会产生波纹,被形象地称为"时空的涟漪"。然而,一百多年来,引力波却"神龙见首不见尾","只闻楼梯响,不见人下来",神秘莫测,一波三折。一批批一代代科     

本期专题简介

正2017年诺贝尔奖于10月2日开始陆续揭晓。诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家Jeffrey C.Hall、Michael Rosbash和Michael W.Young,奖励他们发现了控制昼夜节律的分子机制。诺贝尔物理学奖授予美国的麻省理工学院教授Rainer Weiss、加州理工学院教授Kip Stephen Thorne和Barry Clark Barish,以表彰他们在LIGO探测器和引力波观测方面作出的决定性贡献。化学奖授予瑞士洛桑大学科学家Jacques Dubochet、美国哥伦比亚     

引力波 一个世纪的求索

<正>这是广义相对论最后的一块拼图,这是时空本身的震荡,这是天体物理学的新时代,这是人类迈向宇宙的新起点。从1916年爱因斯坦首次推导出引力波的波动方程至2014年的近百年中,引力波一直无法被直接探测到,也因此几乎从未得到大众的关注。但近两年来,引力波却突然成为极其热门的词汇,至少3个与其相关的重大事件引发了全世界的关注。第一次是     

科学大事件 引力波之迷影寻踪

正2016年2月12日,也就是农历"破五",中国传统迎财神的日子。这一天,不仅中国,全世界的物理学界都在欢庆,仿佛迎来了它们的"财神"——被预言已经百年的引力波,终于被探测到了。作为普通大众,我们在被各种社交媒体刷屏的"引力波"洗脑的同时,却很少有人知道,引力波到底是什么?为什么探测到它需要百年努力?它又能给世界带来什么?本期"专题",我们将追随科学家的视野,一起揭开引力波的神秘面纱。     

从旁观者到生力军

正在1.3亿光年外的长蛇座NGC4993星系,一例双中子星并合事件,为整个天文学界送上集体盛宴。2017年11月16日多国科学家同时宣布,人类第一次直接探测到来自双中子星并合产生的引力波以及伴随的电磁信号,"多信使天文学"从此迎来全新时代。在这一国际合作探索过程中,中国不再是旁观者。从最早参与提出理论模型到南极天文观测,中国科学家正在成为前沿科学探索的生力军。美国"激光干涉引力波天文台"(LIGO)于8月17日捕捉到编号     

科学的“大”与“小”

正《科学》杂志把"双中子星并合"评选为2017年度重大科学突破,是因为科学家对双中子星并合事件进行了多维度的详细观测,这一突破标志着天文学的发展进入了激动人心的新阶段,展现出潜力无限的未来,同时也是"大科学"研究的绝佳范例。美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的两个探测器和欧洲"处女座"(Virgo)引力波探测器     

天琴计划与国际合作

<正>2016年2月11日,LIGO(theLaserInterferometer Gravitational-Wave Observatory)科学合作组宣布于2015年9月14日探测到来自GW150914的引力波信号~([1]).这是人类首次直接观测到引力波,也是人类首次观测到双黑洞并合的天文现象.全世界新闻媒体争相报道,造成极大轰动与回响.引力波探测的实现使人类进入了利用引力波来探     

超导体和超流态领域的成就——2003年诺贝尔物理学奖

维塔利·金茨堡1916年生于莫斯科,1938年毕业于莫斯科大学物理系,1940年进入俄罗斯科学院理论物理研究所工作.1942年获物理学博士学位.1966年当选前苏联抖学院院士 2003年10月7日瑞典皇家科学院宣布将本年度的诺贝尔物理学奖授予俄罗斯人金茨堡、美籍俄罗斯人阿布里科索夫、美籍英国人莱格特。获此殊荣是因为三位科学家在有关超导体和超流态的量子物理学领域所做出的贡献。     

迎接天文新时代

100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实,唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。美国科学家在2016年2月11日宣布,人类首次直接探测到了引力波。这是人类第一次能够“听”到宇宙的“声音”。它的发现是物理学界里程碑式的重大成果。过去,宇宙以光的形式向人类传递了太多信息,而如今,引力波在时空中向我们传递着类似声音般的新信息。引力波的发现,很有可能改写物理课本,它带给科学家和人类今后无穷的想象。正如著名理论物理学家斯蒂芬.霍金所说,“人类探测到引力波的这种能力,很有可能引发天文学革命。这提供了一种人们看待宇宙的全新方式！”     

科学助力 神器也神奇

正在过去近10年的时间里,尽管圈子非常小,但一个全新的天文学领域正逐渐出现,那就是引力波天文学。和传统天文学使用天文望远镜对宇宙进行观测不同,引力波探测器使用的是激光和反射器,研究人员会让激光在两块呈直角方位的反射镜之间反射,并观察两束光波叠加时所呈现的干涉条纹特征。这正是位于美国的"激光干涉引力波天文台"(LIGO)所采用的做法。在2002—2010年运行时期,LIGO设施验证了其设计概念的可行性,随后     

实用性创新引领科技新时代——2009年诺贝尔物理学奖

2009年10月6日瑞典皇家科学院宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟，因为他“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”。另外两位获奖者美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯则是因为“发明了成像半导体电路——电荷耦合器件图像传感器CCD”。     

关于“引力波”问答

<正>科学家近日宣布,通过南极BICEP2望远镜探测到了物理学家曾预测的引力波在时空中产生的涟漪。BICEP2检测到的这种特别的引力波涟漪是宇宙大爆炸后的急速膨胀所产生的,引力波的发现让我们有幸一瞥宇宙远古历史上最遥远的那一瞬间。"引力波"涉及一些人们比较陌生的概念,以下是关于引力波的问答。BICEP2宣告的意义是什么?科学家需要多年时间来揭示这一发现的意义,以下是目前已经明确的重要意义:·早在100年前,爱因斯坦就已经预测到了"引力波"的存在。根据他的计算,这种引力波可能     

百年引里波探索史

正激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家在2016年2月1 1日宣布,他们已经检测到引力波:也就是爱因斯坦在一百年前预测的时空涟漪。