当前位置:mg4377线路检测 > 电子科技 >

探测引力波:灵敏度高了,质疑才能少—新闻—

发布时间:2017-12-03 阅读:

  检测引力波:高灵敏度,少质疑 - 新闻中心 - 科学网

  激光干涉仪引力波天文台(LIGO)宣布第三次检测引力波,但一月多的时间里,美国“连线”杂志报道,几位独立物理学家首次在2016年2月发现了LIGO引力波相关数据被质疑。丹麦物理学家安德鲁·杰克逊(Andrew Jackson)和其他四人共同写了一封信给量子杂志(Quantum Magazine),他们在详细分析了当时的引力波观测资料后,发现了无法解释的相关噪音,这意味着潜在的可能不是一个真实的引力波信号,而是一个更大的噪音。

  \\ u0026

  尽管LIGO科学委员会成员公开否认噪声结论可能是由码错误引起的,但由于激光干涉仪激光器的量子效应,量子干涉可能会严重干扰引力波的检测灵敏度。因此,如果敏感度不断提高,这些疑惑就会消失。

  \\ u0026

  为了减少量子噪声,LIGO项目组在德国GEO600探测器不断测试其新技术,使用激光压缩的光电进展,使LIGO探测器的灵敏度提高了50%。尽管一些量子物理学家没有参与引力波的探测,但他们不断提出创新的概念来提高引力波探测的灵敏度。就在本周,“自然”杂志发表了丹麦科学家提出的新技术和新理论。重力波探测器可以使灵敏度提高一倍。

  \\ u0026

  量子噪音引起的麻烦

  \\ u0026

  两台LIGO干涉仪位于美国南部海岸的利福德,以及西北海岸的汉福德。每个干涉仪由两个长4公里的真空钢管臂组成,垂直L形,末端安装了许多精细加工的镜面。当激光束穿过干涉仪时,激光束分裂成沿着两个管臂行进的两束光束。

  \\ u0026

  当引力波出现时,其中一个管臂将拉长,另一个将被压缩,使得两个激光束沿着两个管臂以不同的距离行进,当它们再次相遇时变得不同步。利用这个原理,LIGO的灵敏度足以检测出只有质子直径(即10-19米)的十分之一的目标行程距离,因此LIGO干涉仪甚至可以捕捉甚至引力信号极弱的信号。

  \\ u0026

  由于其高灵敏度,LIGO干涉仪容易受到背景噪声的干扰。科学家们已经处理了远处的卡车隆隆声和温度波动的干扰,但是激光器产生的激光束的量子力学波动经常淹没弱引力波信号。到达LIGO探测器的激光束中的光子量的不确定性也给测量移动距离带来不确定性;它不知道由于撞击LIGO反射镜而受到动量冲量而导致镜面运动的确切数量的光子,进一步增加了测量结果的不确定性。

  \\ u0026

  压缩激光抑制干扰

  \\ u0026

  为了解决激光量子噪声干扰问题,LIGO实验组与德国GEO600重力波检测器项目组一起工作,利用压缩光来削弱量子噪声。这些压缩光技术现在已经在GEO600干涉仪中正式使用,并且已经在LIGO干涉仪上进行了初步测试。其原理是利用量子力学定律的漏洞,通过增加光的一种特征波动来减少光的另一个特征波动。

  \\ u0026

  虽然GEO600不如LIGO敏感,但LIGO所使用的许多核心技术都是由GEO600团队的科学家构思的,并在GEO600上进行测试。 GEO600项目的科学家们提出,紧凑型激光技术可以降低激光位移的不确定性,提高高频段的引力波探测精度。压缩技术可以降低检测低频段的引力波的灵敏度。

  \\ u0026

  但目前压缩光学技术只能减小激光位移波动,或者只能减小激光动量波动,不能同时降低两种量子噪声效应。 LIGO希望在5年内使用一种称为滤波腔的技术来同时压缩两个激光量子噪声,以提高LIGO对引力波全频带检测的灵敏度。

  \\ u0026

  新技术是一个潜在的股票

  \\ u0026

  自然界的最新出版物由丹麦哥本哈根Nilspoort研究所的物理学家Eugene Bozk领导。他们允许激光在撞击目标之前通过气态金属铯原子云,向激光施加负功率,并完全抵消激光动量的波动,将与量子效应相关的不确定性减少34%。

  \\ u0026

  Bozk团队已经开始与莫斯科州立大学和俄罗斯量子中心合作,进一步改进这项技术。马克斯·普朗克引力波物理研究所和LIGO的研究人员也在讨论与博世团队的合作。

  \\ u0026

  麻省理工学院(MIT)的LIGO项目组成员和物理学家Nagi Mawavana说,尽管这项新技术尚未在引力波探测中得到证实,但初步统计数据表明,这种技术非常有潜力。伯子科说,经过5到10年的发展,这项技术或引力波探测器可以使灵敏度提高一倍。

  \\ u0026

关键词: 电子科技