世紀孤旅:引力波探測超簡史
"for decisive contributions to the LIGO detector and the observation of
gravitational waves"
——瑞典皇家科學院給出的獲獎理由
從1916年愛因斯坦提出引力波概念到2017年斬獲諾貝爾物理學獎,已經過去一百餘年。與如今的光輝「登頂」相比,引力波研究的前五十年可謂暗夜中的長征。
在愛因斯坦的廣義相對論被實驗和觀測證實之前,引力波在學術界毫無立足之地。在理論得到認可之後,實踐方面的問題又凸顯出來。
由於人類生產力低下和強引力波源距離太遠等主客觀因素,探測引力波實在是有點難啊
1955年,英國物理學家菲利克斯?皮拉尼(Felix Pirani)證明,可以通過測量至少兩個測試質量(質量非常小的物體,其自身引力可以忽略不計)之間的距離變化來探測引力波。
雙黑洞系統助力引力波探測
美國馬里蘭大學的約瑟夫?韋伯(Joseph Weber)據此理論向引力波探測的工程化邁出第一步——研製出世界上第一種引力波探測器「韋伯棒(Weber bar)」。韋伯共製造出兩具實驗裝置並分別安裝在相距上千公里的地方,只有兩個探測器同時探測到一模一樣的引力波信號之時才能確認信號存在。這個標準後來也被LIGO採納。然而除了韋伯自己,其他建造類似探測器的科學家並未探測到引力波。由此引發的一系列爭議直接改變了韋伯的後半生。
韋伯和他的探測器
此後引力波研究再度轉向基礎理論攻關,並最終發展為現已被LIGO和VIRGO採用並確認有效的理論。而在工程領域,獲獎者之一的雷納·韋斯教授首次提出的激光干涉探測技術成為LIGO及後續裝置的理論基礎。
LIGO「雙雄」
VIRGO
經過不斷的升級,LIGO先後三次獨立探測到三起引力波事件。最後一錘定音的則是今年8月14日與VIRGO首次聯合探測到的第四次引力波事件!
三大探測器首次聯袂演出
短促又微弱,但我們還是抓到了!
四次可信事件和一次可疑事件的波源位置,圈越小置信度越低
定位精度進一步提升
關於引力波的意義這裡不再複述。作為一名落難到地球的三體人,我為人類掌握又一種(間接)觀測黑洞等緻密天體的理論工具感到欣慰。
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