LIGO真能把引力波“追”到手吗?

2016年01月19日08:24  来源:科技日报
 

近日,一条重大“绯闻”在科学圈闹得沸沸扬扬。

“绯闻”的男主角是来自美国的“高富帅”——激光干涉引力波观测站(LIGO)。女主角则是众多科学家朝思暮想、号称“时空涟漪”的引力波。据传,LIGO把引力波追到手了。

然而,LIGO目前一言不发,对“绯闻”既不肯定也不否定。引力波平时来无影去无踪,更难向她求证。既然如此,我们不妨八卦一下:LIGO真的有可能把引力波追到手吗?

万人迷女主角低调神秘

在科学圈里,引力波的高冷是公认的,追上她确非易事。

“引力波是爱因斯坦广义相对论中的第六大预言,也是唯一没有被直接证实的预言。” 中科院国家天文台研究员张承民接受科技日报记者采访时表示,虽然与声波、电磁波一样都属于“波”,但是引力波是引力场的时空扰动所产生的波动。举一个简单的例子,两个星体之间由于万有引力的相互作用会形成一个引力场,如果发生黑洞碰撞或者星体的超新星爆发,引力场就会发生剧烈扰动,并把这一信号传播出去,这就产生了引力波辐射过程。

引力波极其低调,踪迹难寻。张承民举例说,电子和质子之间相互作用,它们之间产生的引力只有电磁力的十亿分之一,因此引力波与电磁波相比能量极其微弱,不容易被发现。

但这并不妨碍引力波“万人迷”的地位。目前,除了美国的LIGO,欧洲也有引力波的“爱慕者”:一个是位于德国汉诺威的GEO600引力波观测站;另一个是位于意大利比萨的处女座(Virgo)引力波探测器。

由于追寻者众多,关于引力波的“绯闻”也不是第一次出现。2014年3月,位于南极的另一位“帅哥”——BICEP2望远镜就声称“追”上了引力波,在科学圈引起轰动。不过,后来有科学家质疑,他“追”到手的可能只是银河系的尘埃。

实力派男主角用心良苦

这次“绯闻”发生在LIGO身上,也挺正常。

据LIGO官网介绍,2002年他就开始向引力波展开攻势。LIGO在美国拥有两套激光干涉仪设备,一套位于路易斯安那州的利文斯顿;另一套位于华盛顿州的汉福,专门“蹲点”等候引力波的到来。这些“L”型的激光干涉仪具有长达4公里的“手臂”,如果引力波来到地球,激光干涉仪的“手臂”就会发生轻微摆动。

但是多年过去,LIGO一直没有找到引力波。于是在2010年到2014年期间,LIGO总结经验教训并升级了激光干涉仪设备,使其灵敏度提升了10倍——可以探测到激光干涉仪“手臂”相当于质子尺度万分之一的摆动。“这相当于观测邻近星球上比头发丝还细的东西。”LIGO的官网写道。

升级后的LIGO在2015年9月重新开始追寻引力波的踪迹。这次真的有可能追到引力波吗?

北京师范大学天文系教授朱宗宏告诉科技日报记者,原则上升级以后的LIGO在最佳状态下,来源于6亿光年以内的致密双星系统并合产生的引力波都是可能被探测到的。

“根据LIGO升级以后的灵敏度,结合天文学对致密天体并合事件发生率的预测,比较保守的估计是,LIGO运转相当一段时间是可以看到引力波的。”朱宗宏说,“也许这次运转以后非常幸运,启动时间不长就看到一次,这是很有可能的。从这个角度来说,LIGO探测到引力波也没什么奇怪的。”

穿越时空的恋爱不一般

话说回来,就算LIGO没有“追”到引力波,他的功夫也不会白费。

“LIGO实际上是整个人类目前所拥有的高精尖技术的集成。”张承民说,“探测引力波不仅仅是一个简单的科学计划,而是美国的一项战略计划,科学发现只是其目标之一。其真正的价值在于推动美国整个科技体系的发展,建立美国未来领导世界的科技基础。”

最后,不管是谁最终把女主角追到手,这场穿越时空的恋爱都将具有十分重大的意义。用张承民的话说,如果真的发现了引力波,应该说是一个世纪以来最重大的发现之一。

“它意味着我们发现了和电磁波完全不一样的一种辐射。我们可以通过引力波来观测天体、认识宇宙了。”朱宗宏表示。

“相当于100多年前人类发现电磁波。”张承民解释,电磁波的发现使人类进入了通讯的新纪元,但电磁波的传播也有缺陷,因为它在地球上或宇宙空间内的传播会受到带电粒子的干扰。而引力波并不受带电粒子的影响,所以它可以穿越星系,向更遥远的宇宙发送信息,为人类带来真正的星际通讯。

张承民最后补充说:“引力波的发现可以使人类找到全新的与宇宙的过去与未来进行沟通的通道。”(刘园园) 

(责编:魏艳、马丽)

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