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引力波II(第3页)

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器由多层铝筒构成,直径1米,长2米,质量约1000千克,用细丝悬挂起来。

当引力波经过圆柱时,圆柱会发生共振,进而可以通过安装在圆柱周围的压电传感器检测到。

韦伯曾经在相距1000千米的两个地方同时放置了相同的探测器,只有两个探测器同时检测到相同的信号才被记录下来。

1968年,韦伯宣称他探测到了引力波,立刻引起了学界的轰动,但是后来的重复实验都一无所获。

虽然引力辐射并未被清清楚楚地“直接”

测到,然而已有显著的“间接”

证据支持它的存在。

最著名的是对于脉冲星(或称波霎)双星系统PSR191316的观测。

这系统被认为具有两颗中子星,以极其紧密而快速的模式互相环绕对方。

其并且呈现了渐进式的旋近in-spiral,旋近时率恰好是广义相对论所预期的值。

根据广义相对论,该双星系统会以引力波的形式损失能量,轨道周期每年缩短76.5微秒,轨道半长轴每年减少3.5米,预计大约经过3亿年后发生合并。

对于这样的观测,最简单也几乎是广为接受的解释为:广义相对论一定是对这种系统的重力辐射给出了准

引力波

确的说明才得以如此。

用激光干涉方法或许可以探测这个双星系统的引力波。

自1974年,泰勒(JosephHootonTaylor)和赫尔斯(RussellAlanHulse)和对这个双星系统的轨道进行了长时间的观测,在1980年,他们也是采用精密的射电仪器,由实验行到观察值为(3.2±0.01)×10^-12,与理论计算值在误差范围内正好符合。

这可以说是引力波的第一个定量证据。

泰勒和赫尔斯也因这项工作于1993年荣获诺贝尔物理学奖。

2012年12月,中国科学院地质与地球物理研究所汤克云研究员领衔的科学组,在实施多次日食期间的固体潮观测后,发现现行地球固体潮公式实际上暗含着引力场以光速传播的假定,从而提出用固体潮测量引力传播速度的方法。

最终获得全球“引力场以光速传播”

的第一个观测证据。

精确测量

1991年,麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会(NSF)的资助下,开始联合建设“激光干涉引力波天文台”

(LIGO)。

LIGO的主要部分是两个互相垂直的干涉臂,臂长均为4000米。

在两臂交会处,从激光光源发出的光束被一分为二,分别进入互相垂直并保持超真空状态的两空心圆柱体内,然后被终端的镜面反射回原出发点,并在那里发生干涉。

若有引力波通过,便会引起时空变形,一臂的长度会略为变长而另一臂的长度则略为缩短,这样就会造成光程差发生变化,因此激光干涉条纹就会发生相应的变化。

LIGO从2003年开始收集数据。

它是全世界最大的、灵敏度最高的引力波探测所。

而全世界共有4个引力波探测器,两个探测器部署在huashengdun州汉福德市,一个探测器部署在路易斯安那州利文斯顿市。

另外一个探测器位于意大利Casa地区,是VIRGO计划的一部分。

这两套LIGO干涉仪在一起工作构成一个观测所。

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