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作者:刘园园 来源:科技日报 发布光阴:2019/5/11 12:33:31
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引力波真的是波吗?科学家想如许验证

自几年前人类初次探测到引力波以来,"大众所熟知的“波”里又多了一名重要成员。但引力波真的是波吗?

为了搞明白这件事,我国科学家与波兰西里西亚大学研究职员结合睁开研究,计划出利用微引力透镜效应验证引力波波动性的观测计谋,该研究于近日发表在美国《天体物理学杂志》上。

进一步验证引力波的波动性

历史上,光的本性被描述成波或粒子。这两种概念分离由分歧的试验证实,因此在科学界内部存在剧烈争论。最终,跟着量子力学的树立,科学家接受了波粒二象性。

那么引力波是否也和光波具有同样的特征?

2015年以来,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲处女座引力波探测器(VIRGO)已屡次探测到引力波事件。

“引力波和光一样,都由波动方程描述,也应该具有衍射、干涉等波动性。但引力波的波源是天体,这意味着科学家难以像测量光的波动性一样在试验室计划试验体系。”该研究第一作者、武汉理工大学理学院副传授廖恺说,计划验证引力波波动性观测计谋的意义正在于此。

“目前已探测到的十几次双中子星并合事件已经验证了引力波波动性。然而,如许的验证是在同一个地点(地球)波形依赖的验证。”论文通讯作者、武汉大学物理科学与技能学院特聘研究员范锡龙说,历史上光的波动性是颠末过程空间衍射和干涉条纹观测间接验证的,作为类比,他咱咱们盼望引力波也可以或许或许探测到如许的效应来进一步验证其波动性。

微引力透镜效应派上用场

科研职员计划的观测计谋利用了引力透镜效应,其原理是光或引力波在大品格天体附近会发生偏折,类似于几何光学的透镜效应。

“咱咱咱们可以或许或许把透镜体例如恒星或暗物质看成衍射障碍物。”廖恺介绍,在引力透镜效应下,当波长相对透镜体很小时,引力波和光波一样由几何近似描述;当波长和透镜可以或许或许比拟时应该由波动近似描述;当波长很长时,障碍物完全不发生影响,引力间接穿过。

当透镜体品德为恒星量级时,光学望远镜不敷以分辨两个像,科学家把这种现象称为微引力透镜。利用连续引力波波源、透镜体和高空引力波探测器也可以或许观测引力波微引力透镜效应。

范锡龙解释说,利用上述三者的相对运动来构成相对空间变更,在透镜体系地位构型、引力波频率和透镜体品格同时称心一定条件时,可以或许或许探测引力波的空间衍射或干涉条纹,从而验证引力波的波动性。

非球对称中子星是观测偏向

该研究提出的详细计划是:疾速自转的非球对称中子星可以或许或许持续辐射准单色引力波,伴随地球运动,高空引力波探测器可在几个月到几年期间探测到连续引力波衍射或干涉的空间条纹。

“源、透镜体和地球运动使得地球可以或许阅历衍射屏上的分歧点,但这个过程必要几个月。非球对称自转中子星可以或许发生长光阴稳固的单色波,因此可以或许供给稳固的干涉、衍射条纹。干涉、衍射振幅变更光阴尺度远大于地球自转对应的光阴尺度,因此可以或许很好地区分。” 范锡龙解释说。

这项研究还详细探究了这类事件的发生率。廖恺介绍,在河汉系的核球中存在约10亿个中子星,同时球状星团中也存在几千个中子星。傍边子星、透镜体和地球近似成一条线时就能发生引力透镜效应。在分歧的河汉系模子下,如许的概率大约有万分之一到百分之一。

“因此只要咱咱咱们可以或许或许探测足够多的中子星,就有盼望探测到其微引力透镜效应。”范锡龙奉告科技日报记者,在全体过程中存在一个不确定因素,即目前仍不清楚中子星椭率到底有多大。另外,非球对称自转中子星发生的单色引力波信号十分微弱,必要观测几个月光阴而且要有优越的算法提取信号。

 
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