美國科學家宣佈證實重力波的存在

科學家從雙黑洞併合找到重力波存在的時空漣漪
激光干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO)香港時間星期四(2月11日)23時30分,在首都華盛頓全國新聞俱樂部舉行記者招待會,宣佈從雙黑洞併合找到重力波存在的證據。

這是首次科學家證實了愛因斯坦在1915年廣義相對論的一個重要預測,時空曲率的漣漪是以波的形式從射源向外傳播擾動,這種波會以重力輻射的形式傳遞能量。重力波的存在得到證實,對於時間、空間等基本概念的認知都會改變。同時重力波也將開出天文觀測的新場域,它能夠穿透電磁波所無法穿透的空間,讓人類更加瞭解遙遠的恆星、星系與黑洞。

人類首次發現重力波存在的間接定量證據是在1974年,科學家發現首個脈衝雙星系統「赫爾斯─泰勒脈衝雙星」(Hulse–Taylor binary pulsar),發現這兩顆中子星的公轉周期和距離會逐漸變小,原因顯然是它們以重力波的形式損失能量。這兩位科學家因此榮獲得1993年的諾貝爾物理學獎。

2014年3月17日,哈佛-史密松天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,簡稱 CfA)的天文學家宣佈利用位於南極的「第二代宇宙泛星系偏振背景成像」(second-generation Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization,簡稱 BICEP2)探測器,在宇宙微波背景輻射中觀測到重力波效應,但後來的分析驗證無法排除星際塵埃的可能。

1991年,麻省理工學院與加州理工學院在美國國家科學基金會的資助下開始建設激光干涉重力波天文台。主要部分是兩個互相垂直的長臂,每個臂長四公里,臂的末端懸掛著反射鏡,大功率激光光束在臂中來回反射大約五十次,令到等效臂長大大增加,形成干涉條紋。重力波會造成光程差發生變化,導致干涉條紋發生移動。為了消除地震對系統帶來的干擾,激光干涉重力波天文台光學裝置安裝在結構複雜的防震台上。為降低空氣分子熱運動的影響,內部抽真空。此外激光干涉重力波天文台還在路易斯安那州和華盛頓州建造兩個相同的探測器,彼此相距三千公里,只有兩個探測器同時接收到的資訊,才有可能是重力波的訊號。

【圖、文:節譯自激光干涉重力波天文台新聞公佈】

「重力波」中國大陸譯作:引力波
「激光」台灣譯作:雷射

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