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新引力波发现(观测到引力波)

引力波是谁发现的

三位美国物理学家雷纳·魏斯、基普·索恩和巴里·巴里什对引力波的研究做出了巨大贡献。引力波是指时空曲率中的涟漪,从辐射源以波的形式向外传播,以引力辐射的形式传输能量。

引力波是一个物理概念。可能很多人都不知道是什么意思,更不知道是谁发现了引力波,那么下面小编就来告诉大家引力波是谁发现的。
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在物理学中,引力波是时空曲率中的涟漪,以波的形式从辐射源向外传播,以引力辐射的形式传递能量。1916年,爱因斯坦根据广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了相互作用的有限传播速度的概念。相比之下,引力波在牛顿经典引力论中是不可能存在的,因为牛顿经典引力论假设物质的相互作用传播速度是无穷大的。
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在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空曲率的影响。这种弯曲是由质量的存在引起的。一般来说,给定体积内包含的质量越大,在该体积边界处产生的时空曲率就越大。当具有第一质量的物体在时空中移动时,曲率的变化反映了这些物体位置的变化。在某些情况下,加速的物体可以改变这种曲率,并以波的形式以光速向外传播。这种传播现象称为引力波,也可以理解为:大质量天体产生的引力在一定范围内作用于质量比它小的天体,使它们产生负加速度,曲率形成通过它们的轨迹变大并释放能量的现象。根据开普勒定律推论,物体运动的速度与其轨迹形成的曲率成反比。
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当引力波经过观察者时,由于应变效应,观察者会发现时空发生扭曲。当引力波经过时,物体之间的距离会有节奏地增减,这个频率等于这个引力波的频率。这种效应的强度与产生引力波的源之间的距离成反比。据预测,双中子星系统在合并时会成为一个非常强大的引力波源,因为它们在彼此靠近时会经历巨大的加速度。由于这些源通常距离很远,从地球上观察时影响很小,变形影响小于1.0E-21。科学家们已经使用更加灵敏的探测器证实了引力波的存在。检测最灵敏的是aLIGO,检测精度可达1.0E-22。更多的空间天文台(欧洲航天局的eLISA项目、中国科学院的太极项目、中山大学的天琴项目)正在规划中。
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引力波应该能够穿透电磁波不能穿透的地方。因此推测,引力波可以为地球上的观察者提供有关遥远宇宙中黑洞和其他奇异天体的信息。而这些天体是无法用光学望远镜、射电望远镜等传统方法观测到的,因此引力波天文学将使我们对宇宙的运行有一个全新的认识。特别是引力波更有趣,因为它们可以提供一种观察极早期宇宙的方法,这在传统天文学中是不可能的,因为在宇宙重新合并之前,宇宙对电磁辐射是不透明的。因此,引力波的精确测量可以让科学家更全面地验证广义相对论。
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在过去的六十年中,许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在做出了无数努力。其中最著名的引力波存在的间接实验证据是脉冲星双星PSR1913+16。1974年,马萨诸塞大学物理学家约瑟夫·泰勒教授和他的学生拉塞尔·赫尔斯利用美国在中国的308米射电望远镜发现了一个双星系统,该双星系统由两颗质量大致相等的中子星组成。太阳的那个。由于两颗中子星中的一颗是脉冲星,利用其精确的周期射电脉冲信号,我们可以非常精确地知道两颗致密星绕质心旋转时的半长轴和轨道周期。根据广义相对论,当两颗致密恒星近距离绕轨道运行时,系统会产生引力辐射。辐射的引力波带走了能量,所以系统的总能量会越来越少,轨道半径和周期也会变短。2017年诺贝尔物理学奖今天在瑞典授予三位美国物理学家雷纳·魏斯、基普·索恩和巴里·巴里什,他们都在美国,以表彰他们对引力波研究的贡献激光干涉仪引力波天文台(LIGO)在上班。

听说发现了引力波?真的吗?接下来我们应该做什么?

探测引力辐射的长期努力得到了回报——经过大约一个世纪的巨大努力,科学家们终于成功地验证和探测到它。

在超过1,000名物理学家的参与下,使用激光干涉仪引力波天文台(LIGO)发现的引力波将开启我们对宇宙结构和动力学的理解的新纪元。

1.背景

1917年,阿尔伯特·爱因斯坦提出了他的广义相对论,在他的狭义相对论中包括引力。这个理论完全背离了牛顿的经典引力理论。根据新理论,任何形式的物质或能量引起的宇宙四维宇宙的变形(类似于金属球在床垫表面的变形)曾被一致认为是经典力学的东西。

该理论的三大著名碰撞预言,包括穿过太阳的光束弯曲、水星逆行问题尚未解决、来自太阳的光束红移,都被证明是正确的。

这不仅增加了该理论的声誉和可信度,而且还在物理学家面前挑战引力波的发现,这是有史以来最令人惊讶的预测。

与预测电磁波存在的麦克斯韦电磁方程类似,爱因斯坦的张量方程预测宇宙时空结构中存在引力波。

正如电磁波是由电荷加速产生的,爱因斯坦对引力波的预测来自任何引起宇宙几何扰动的宇宙事件,类似于地震辐射中的地震波。在宇宙学尺度上,恒星湮灭或黑洞碰撞等宇宙事件会引起引力波。

这样一个实验的技术障碍是如此之大,需要一个世纪的努力才能克服。与自然界中存在的其他三个场(强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用)相比,引力是最弱的场,而且极难发现。

引力波引起的振动是原子大小的百万分之一,因此任何引力波探测器都应该能够将其与地震引起的振动、正常表面振动或自然海浪引起的振动区分开来。

此外,与电磁辐射相比,引力波的波长在数百公里范围内,因此任何引力天线都应该能够拦截数百公里外同一源的同时振动。

2.引力波的发现

2016年2月11日,LIGO位于华盛顿州的4公里臂长仪器及其位于路易斯安那州的类似装置终于成功记录了一系列穿过地球的引力波。由一百万年前两个螺旋黑洞的碰撞引起,一百万年后,它们被LIGO观测为它们周围空间结构的波动。

引力波的间接证明由R.A.Hulse和J.H.Taylor于1975年首次报告,并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。然而,这是它们第一次被引力波探测器直接拦截和探测到。

3.观测宇宙的新工具

广义相对论是我们对宇宙和引力认识的一场革命。它开创了现代物理学和天体物理学的新纪元。现在,期待已久的引力波发现将加速我们对宇宙和引力的产生和演化的理解。

这一新发现将为科学家们提供一种新工具来揭示宇宙中不可观测的部分。迄今为止,我们对世界的了解一直依赖于使用不同频率范围电磁射线的观测工具和望远镜,包括无线电波、红外波、可见光谱、X射线和伽马射线。

现在有了这个强大的新工具,科学家们可以观察到以前从未见过的宇宙现象,例如关于黑洞、星系和整个宇宙形成和演化的新细节。

这项新技术还可以为新理论的验证铺平道路,例如宇宙学层面的平行世界和多重宇宙的存在以及量子层面的量子引力。

参考文献

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.learning-任世光

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