PDF《一种新型的动态晶体》

100 年前爱因斯坦广义相对论 预言引力波.它可形象地看作弯曲 时空中的涟漪;

天体物理过程越激 烈,引力波辐射越强.当引力波传 播时,时空将在垂直于传播方向挤 压和拉伸.一般要发现这种极其微 小的变化是非常困难的.LIGO 干 涉仪臂长4 km;

2015年升级改造后 非常灵敏,能够检测到比原子核尺 寸小得多的臂长变化.通过分析LI- GO 记录到的数据,美国和欧洲的 科学家们推断:已经成功探测到两 个黑洞合并产生的引力波.这一对 黑洞距地球约13亿光年;

并合前约 为太阳质量的

36 和29 倍,并合后 形成一个约62倍太阳质量黑洞. 几十年前人们还在激辩能否真 实地探测到引力波.1957 年理论物 理学家 Felix Pirani 指出,存在引力 波时近邻颗粒会相对加速,从而提 供一种测量引力波的可行途径.遗 憾的是,Pirani于2015年12月31日 去世.上世纪70年代初,时任MIT 的年轻教授 Rainer Weiss 在备课时 注意到 Pirani 给出的引力波测量方 案,并提出一个更新版本:用迈克 尔逊干涉仪测量相位.这最终导致 后来的LIGO 项目;

当然,包括Ronald Drever 和Kip Thorne 等在内 的学者也做出关键贡献.2015 年9月14 日,LIGO 升级后运行的头两 天,研究人员就发现了显著的引力 波信号,持续约0.2 s. 成功探测引力波打开了人类认 识宇宙的新窗口,进入 多信使天 文学 时代.传统上人们通过接受 电磁波和中微子提供的信息来研究 天体物理过程.未来引力波带来的 信息将丰富我们对宇观现象的认 识:双黑洞合并引力波有助于检验 黑洞物理和天体物理模型,而测得 中子星―黑洞并合时释放的引力波 可揭示核物质密度以上物质的状态. 更多内容详见:B. P. Abbott et al. Phys. Rev. Lett., 2016, 116: 061102. 数值模拟展示两个黑洞互相螺旋绕转和并合、释放引力波.每个黑洞周围的彩色轮 廓表示引力波振幅,蓝色和紫色线条分别是两个黑洞的运动轨迹,绿色小箭头代表 黑洞自旋方向 ・ ・ 195 ........