刻度器

走访神冈引力波探测器KAGRA人类离

发布时间:2023/6/2 14:20:07   

周一·知古通今

周二·牧夫专栏

周三·太空探索

周四·观测指南

周五·深空探测

周六·茶余星话

周日·视频天象

原作:远山真理

校对:王雨阳牧夫天文校对组

编排:苏奕月

后台:库特莉亚芙卡李子琦胡永葳

●相信读过《三体》的朋友们一定还记得书中执剑人罗辑通过黑暗森林威慑封住了科技水平远高于人类的三体星人对地球侵略的步伐,而这柄剑的原型便是引力波天线。

三体三部曲于年成书,而引力波的研究于年摘得诺贝尔物理学奖,从而逐渐走入了大众的视野,书中的威慑纪元似乎已经不再那么遥远。

近日笔者有幸走访了位于日本岐阜县飛騨市的引力波探测器KAGRA,希望能以此文揭开引力波望远镜神秘面纱的一角,一窥人类最先端的研究步伐。

笔者在此特别鸣谢组织了本次访学活动的东京大学宇宙线研究所的三代木伸二(MiyokiShinji)教授与内山隆(UchiyamaTakashi)教授。

图片除特别标注外均为笔者本人拍摄。

01

长膜,中膜,短膜和轻膜

三体第三部中有一段关于歌者文明的描述:回到坐标上来,空间中有许多坐标在穿行,如同母世界的天空中飞翔的矩阵虫。坐标拾取由主核进行,主核吞下空间中弥散的所有信息,中膜的、长膜的和轻膜的,也许有一天还能吞下短膜的。不知道大家当时读到这一段文字的时候是否会觉得云里雾里,大刘虽然没有直接在书中给这几个名词和我们现实世界的科学建立一对一的关系,但根据书中的描述可以推测中膜对应的是电磁波,长膜对应的是引力波,轻膜则可以推测为中微子通信(因为中微子是一种轻子),以上三者分别对应了自然界四大基本作用力的三种:电磁相互作用,引力相互作用,和弱相互作用,最后的短膜很有可能对应的是强相互作用。人类迄今为止使用的通信手段主要是电磁波(当然还有声波,然而声波无论是对介质的需求还是本身过慢的速度都使其无法建立有效的宇宙通信),然而电磁波在宇宙空间中的传播会受到诸多干扰,例如星际尘埃的消光效应,从而使其可传播范围并没有那么远。相较之下引力波是时空本身的扰动,在传播过程中几乎不会衰减且不受物质影响,因而在宇宙尺度的通信上具有极大的优越性。然而能产生可观测引力波的源却要比电磁波少的多,黑体辐射定律告诉我们所有在绝对零度以上的物体都会发出电磁辐射,比如人在红外夜视镜中就是一个发光体,但引力波源必须要具有极高的密度才能形成可以观测到的时空弯曲,并且它在时空中的位置必须在发生着剧烈的变化(一个静止的黑洞并不能产生引力波)。尽管如此,引力波的信号依然非常微弱,这就给观测带来了极大的困难。

图1.已知的可能产生引力波的天体(从左到右从上到下):中子星并合,黑洞并合,黑洞对致密星体的捕获,白矮星双星,宇宙大爆炸,超新星爆发。

图片来源:

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/4679.html

------分隔线----------------------------