引力波的发现

<正>100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。但爱因斯坦也曾认为,由于引力波太过微弱,它无法被探测到。如今我们终于探测到了引力波,在证明了爱因斯坦的预言正确的同时,也证明了他的认识的局限性。13亿年前,在距离地球非常非常遥远的地方发生了一件大事,也可以算是宇宙中的一个大灾难。不过,它与地球上发生的任何灾难都不同:它静悄悄地发生,也不发出耀眼光芒,即使你就在它附近,也不会看见光亮。     

捕捉引力波

<正>一片森林覆盖了位于利文斯顿LIGO的两条4公里的"长臂"经过几十年的努力,物理学家们称在未来的一至两年时间里,他们或将能够探测到天体运动产生的时空涟漪。位于路易斯安那州利文斯顿北部的一片林地,意料之外地成为了一个重要物理学问题的突破之地。站在拱形隧道的立交桥上,路易斯安那州立大学的物理学家约瑟夫·贾埃姆(Joseph Giaime)凝望着眼前这片狭长的火炬松林带,其中一部分是砍伐后留下的树桩,"这里是一片伐木林,"他说,"每天都会有人来这里砍伐原木。"     

引力波探索

现在物理学家很少怀疑引力波的存在了,但引力波是什么?怎样才能探测到引力波呢?     

原初引力波

在一只苹果从树上落下来的时候,牛顿看到了万有引力,而爱因斯坦看到了引力波。美国哈佛一史密森天体物理中心的科学家宣布,他们发现了原初引力波的印记,这是迄今证明宇宙暴胀理论最有力的证据。这一重大发现一旦证实,将有望帮助弄清宇宙原初时刻之谜。     

捕捉引力波

引力波是基础科学前沿,长期没有肯定答案。当前的研究进展如何?国内似乎渺无信息。本文比较系统地介绍了近期的理论进展和观察结果,特别介绍了美国政府最近拨款2.1亿美元着手建造世界上最大的干涉仪(公里尺度)来直接检测引力波,探索引力本质和宇宙新领域。     

引力波来袭

正谁都不会想到,2016年的第一次刷屏会来得这么迅速、这么突然。而且,刷屏的还是那么一个艰深晦涩的专业词汇——引力波。正月初五是中国传统迎财神的日子。但2016年的这一天,不仅中国,全世界的物理学界都沸腾了,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。一位物理学家甚至这样形容自己的心情:"在新闻发布会上,我的心中就暖流涌动,那是一种强烈的感动,感动到想哭的感觉。"相信大家都已经被各种社交媒体上的"引力波"洗脑了,可能你已经了解了什么是引力波,但为什么探测到它需要百年努力?它又能给世界带来什么?     

引力波和静磁场相互作用以及电磁引力波探测器

关于引力波和电磁场的相互作用,不少作者已经进行了详细的研究。他们在弱场近似下将Maxwell方程线性化,然而讨论引力与电磁场之间的相互作用问题。可是他们还存在某些不足和矛盾,如对有电荷、电流时的Maxwell方程线性化问题未加以讨论。我们直接从弯曲空间的Maxwell方程出发,进行线性化。将电磁场张量及电流密度矢量按h_uv展成级数,在一级近似下有     

引力波天文学的新浪潮

科学家认为,大约在大爆炸开始之后一百亿亿亿亿分之一秒时,宇宙经历了一段虽然短暂但非常剧烈的快速膨胀时期.这一现在被称为"暴胀"的事件,实在是太过猛烈,以致空间与时间的结构都产生了剧烈震动,同时释放出引力波.与之相比,6年前,人类探测到的引力波虽然引发了轰动,但其源头——黑洞碰撞事件只能算是小巫见大巫.不过,现在,欧洲空...     

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.     

引力波探测的未来

<正>●在经历了二十年的漫长岁月并耗资超过5亿多美元,世界上最大的引力波探测器——LIGO——或将成为对引力波探测最为敏感的仪器。然而近十年来,LIGO的首要任务是搜寻引力波,但却没有任何发现。随着设备的升级,该项目将面临不得不最终兑现其承诺的残酷现实。在路易斯安那州巴吞鲁日东面的湿地中,对引力波的搜索在中午后才算真正开始。这缘于附近公     

引引力波偏振

引力波的直接观测不但开启了一扇探测引力本质的全新窗口,而且使我们进入了多信使引力波天文学时代.引力波不影响单个检验粒子的测地线运动,其偏振态由两个相邻检验粒子的相对运动,即测地线偏离运动所决定.测地线偏离方程中只出现黎曼张量的电分量,它有6个独立分量,所以在最一般的度规引力理论中,引力波最多可以有6种偏振模式.这6种偏振模式分别为:"+"偏振态、"×"偏振态、呼吸偏振态、矢量-x偏振态、矢量-y偏振态及纵振态.爱因斯坦广义相对论中的引力波只有"+"与"×"两个张量偏振态,Brans-Dicke理论中的引力波除了"+"与"×"偏振态外,还有一个呼吸偏振态.在Horndeski及f(R)理论中,引力波除了"+"与"×"两个张量偏振态外,还有一个由呼吸模与纵振模混合而成的标量偏振态.在爱因斯坦-以太理论中,非零矢量场的出现破坏了局域洛伦兹对称性,该理论中的引力波以非光速传播,且具有5个独立偏振态.张量-矢量-标量理论中的引力波传播速度与光速不同,且该理论中的引力波具有6个独立偏振态.因为不同引力理论中的引力波偏振态不同,所以引力波偏振态的测量可用于探究引力本质.     

引力波与黑洞

2015年9月14日,LOGO探测到来自两个质量分别为29个太阳质量和36个太阳质量的黑洞并合产生的引力波。这是人类第一次探测到黑洞并合事件,也是第一次探测到来自宇宙的引力波信号。那么,什么是引力波？什么是黑洞？它们是怎么发生碰撞的？碰撞后又发生了什么？本文将做出解释。     

杨振宁场引力波的极化

各种不同的引力理论所预言的引力波的极化特征可以是各不相同的。因此,通过观测引力波的极化可鉴别各种引力理论的真伪。本文研究杨振宁场引力波的极化,这对于鉴别这种引力理论是有意义的。 杨振宁场遵从场方程:     

宇宙的律动——引力波

在那些恒星和螺旋型星系之间,如今的宇宙内部已满是狂乱的运动。地球上成阵排列的无线电望远镜指向遥远的天际,它们发现了数个比太阳系体积小得多的名为类星体的灿烂星系,正向宇宙喷射出相当于太阳万亿倍的能量,离太阳系稍近一点,又发现了我们的邻居——中子星,它是仅10英里宽的纯核物质球体。是巨星撞击后的残余物,象发狂的陀螺、它每秒要转上数十转。同时,X 射线望远镜也出发现了光学望镜无法发现的彷徨在大星际周围的发射 X 射线的气体。从此,许多不可见的     

英国投标探索引力波

英国物理学家一个小组已经宣布计划耗资12亿英磅建造一个观测站来研究宇宙空间遥远地方暴烈事件所产生的引力波.格拉斯哥大学吉姆·霍教授所领导的这个工程可能开辟过去宇宙学上未曾开发的一个窗口,并且在测量宇宙大小上给予一个空前精度的引人好奇的前景. 引力波烦扰物理学家几乎已经20年了.广义相对论预言,不管在哪里大的质量遭受到高的加速度就会产生引力波.实际上,这是指宇宙范围的暴烈事件,诸如星的合并和超新星的爆炸.探测它们的大多数尝试是依靠寻找重金属杆中细小的振动     

目睹引力波的第一人

正2016年2月11日,在激光干涉引力波天文台(LIGO)工作的物理学家宣布,在几十年的努力后,他们已经检测到两个大质量黑洞爆炸性碰撞所引起的引力波(也就是时空涟漪)。LIGO是设置在路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两台庞大的仪器,为LIGO工作的科学家有一千人之多,但其中到底谁才是第一个见到人类等待了许久的信号的幸运儿呢?这份荣耀最终落在了一位说话嗓音轻柔的博     

引力波存在的定量论据

在1974～1978年的四年中,美国马萨诸塞大学的射电天文学家泰勒(J.H.Taylor)、福勒(L.A.Fowler)和麦克库卢奇(P.M.McCulloch)通过对射电脉冲双星PSR1913 16的上千次观察,测出它们相互绕着转动的双星轨道周期减小