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最新物理发现:引力波会留下可检测的痕迹
  发布日期: 2019-05-25     

2016年首次发现的引力波为宇宙探索提供了一个新的窗口,它有可能告诉我们宇宙从大爆炸之后的时间到最近星系中心发生的事件。

虽然耗资数十亿美元建造的“激光干涉引力波天文台”(LIGO)探测器能够全天24小时观测引力波穿过地球,但新的研究显示,这些“波浪”留下了大量的“记忆”,即使在之后也可以探测它们。

美国康奈尔大学的亚历山大·格兰特博士后说:“在引力波通过后,它可以给探测器留下永久性的变化,这是广义相对论的一个相当不同寻常的预测。”

物理学家早就知道引力波会沿着它们的路径在粒子上留下记忆,并且已经确定了五个这样的记忆。 研究人员现在已经发现引力波传递的三个后遗特性,即“持久的引力波可观测量”,它有朝一日可以帮助识别穿过宇宙的波浪。

计算机模拟的两个黑洞的碰撞,这是激光干涉引力波天文台首次探测到的一个非常强大的事件,它在黑洞相互螺旋,碰撞和合并时探测到引力波。 此模拟显示了如果人类可以某种方式进行仔细观察,合并事件将会是什么样子。

第一个可观察到的“曲线偏差”(curve deviation),与具有相同加速度的观测者在不受引力波干扰的平坦空间中彼此分离的情况相比,它是两个加速观测者彼此分开的程度,。

通过引力波沿两条不同的曲线传输粒子的线性和角动量信息,并比较两种不同的结果,得到第二个可观察的“全息”(holonomy)。

第三部分是当一个粒子具有内在自旋时,引力波如何影响两个粒子的相对位移。

这些可观测量都是由研究人员以可以通过探测器测量的方式定义的。 研究人员写道,曲线偏差和旋转粒子的检测程序“相对简单易行”,只需要“一种测量分离和观察者跟踪各自加速度的方法”。

他们认为,检测到可观察到的完整性将更加困难,需要两个观察者来测量时空的局部曲率(可能通过携带小的引力波探测器本身)。

研究人员说,鉴于LIGO可以检测到一个引力波所需的大小,检测全息可观测量的能力超出了当前科学的范围。

格兰特说,每个新的可观测量都提供了不同的方法来确认广义相对论,并提供了对引力波内在属性的深入了解。

研究人员说,这些属性可以帮助从宇宙微波背景中提取信息,即大爆炸留下的背景辐射。