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宇宙很可能记得每一个引力波:你走过的每一步我都记得

2019-05-17 20:49 前瞻网   

 

宇宙很可能记得每一个引力波:你走过的每一步我都记得

宇宙可能在引力波经过很久之后也可以“记住”它们。

这是4月25日发表在《 Physical Review D》杂志上的一篇理论论文的前提。引力波是人类仅在最近几年才探测到的微弱时空涟漪,它的传播往往很快,但是这篇论文的作者指出,在引力波经过之后,它们可能会使一个区域发生轻微改变——留下一种记录了它们经过的“记忆”。

这些被研究人员称为“持久引力波可观测量”的变化甚至比引力波本身还要微弱,但这些变化会持续的时间更长。物体可能会稍微改变了一下的位置;粒子在空间中漂移的位置可能会改变;甚至时间本身也可能会稍微不同步,在地球不同的地方以不同的速度短暂运行一段时间。

这些变化非常微小,以至于科学家几乎无法探测到它们。研究人员在他们的论文中写道,观察这些效应最简单的方法可能是两个人“携带着小型引力波探测器”——不过这其实是一个玩笑,因为探测引力波的探测器相当大。

但是研究人员可以通过其他一些方法来检测这些“记忆”。最明显的一个方法就是:寻找现有引力波探测器反射镜的位移。

而现在,通过建造能够远距离发射非常稳定的激光束的天文台,科学家们已经可以探测引力波。当光束轻微摆动时,就意味着有引力波通过,通过研究光束的摆动,物理学家们就可以测量引力波。第一次这样的探测是在2015年,从那时起,这项技术得到了改进,使得这些天文台可以一周探测一次引力波。

这些引力波来自宇宙中的大质量事件,比如黑洞和中子星在遥远的太空相撞。然而,当到达地球时,这些引力波已经微弱到几乎看不出来了,它们所造成的长期影响更是难以观察。

但是探测器上的反射镜一直处于一种被精确测量的状态,所以,随着时间的推移,引力波引起的反射镜位移可能会变得很大,大得足够让研究人员发现它们。研究人员因此提出了一个数学模型,以预测每次引力波经过时反射镜的位移多少。

人类可能可以用来检测这些长期影响的其他方法包括原子钟和旋转粒子。

间隔一定距离的两个原子钟将经历不同的引力波,这也包括引力波带来的不同时间膨胀效应:一个时钟的时间可能会比另一个时钟的要慢,在引力波经过之后,时钟读数的这些细微差别可能会揭示引力波在局部宇宙的“记忆”。

最后,一个微小的自旋粒子可能也会在引力波经过前后改变自己的行为。把一个自旋粒子悬浮在实验室的一个房间里,测量它的旋转速度和方向;然后在引力波经过后再测量一次,自旋粒子行为的差异将会揭示引力波的另一种“记忆”。

在重新审视构建实验去研究引力波这方面,这篇理论论文至少为科学家们提供了一个有趣的新视角。

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责任编辑: 3976DBC

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