我们也能制造重力波!
自从美国雷射干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)发表2016年最大的科学发现以来,几乎有一年了。
虽然实际上是在2015年9月第一次侦测到重力波,但只有在2016年6月做出另外一次的侦测后,LIGO科学家才终于确认这些很难找到的波存在,坚定了爱因斯坦在相对论中的重要预测。
现在,这个世界上最灵敏的时空涟漪侦测器也变成了最佳的重力波生产器。
根据一篇科学期刊(Science)的报告,来自加州理工学院(California Institute of Technology,Caltech)的物理学家Belinda Pang说:“当我们优化LIGO的侦测时,我们也优化LIGO的[重力波]放射。”
上星期,Pang代表她的物理学家团队,在美国物理学会(American Physical Society)的一次会议上发表演说。
重力波是在巨型天体扭曲时空时所产生的涟漪。
他们实质上是在拉伸空间,根据爱因斯坦,藉由特定的捲曲质量结构,是可以产生重力波。使用位于华盛顿州汉福德市(Hanford)和位于路易斯安那州利文斯顿市(Livingston)的超灵敏双侦测器,雷射干涉仪重力波天文台能够侦测到这个拉伸中的空间。
一旦意识到可以侦测到重力波,这些物理学家断定侦测器的灵敏度也能够有效地产生这些涟漪。
北京师范大学(Beijing Normal University)物理学家Fan Zhang说:“侦测器的基本原理是它结合到引力波。”
“当有结合发生时,会走向两个方向。”
雷射干涉仪重力波天文台团队使用量子数学模型来测试他们的想法,然后发现是对的:侦测器真的产生微小的最佳效率时空涟漪。
量子力学叙述像是电子这样的小物体,可以同时出现在两个地方。一些物理学家认为,把宏观的物体哄骗进一个类似量子运动的状态是有可能的。
根据Pang,雷射干涉仪重力波天文台和这些重力波可能只是让这个现象发生。
尽管这种微妙的状态无法持续很久,但任何片段的时间都可以让我们增加对量子力学的洞悉。
我们可以测量要发生去相干(decoherence)所需要的时间,然后来看存在于宏观天体之间的量子状态,重力可能扮演的角色。
Pang的同事之一、加州理工学院物理学家Yiqui Ma解释:“这是一个有趣的想法,但在实验上是非常具有挑战性的。”
“这是难以置信的困难,但如果你想要这样做,我们会说雷射干涉仪重力波天文台是最好的场所。”
任何增加对量子活动的洞悉,不仅有助于制造出更好的量子电脑,还可以彻底改革我们对实际宇宙的了解。
雷射干涉仪重力波天文台已经在进行升级,将有助于侦测到更加微弱的重力波。最终,这项计划是要建造进化型雷射干涉太空天线(Evolved Laser Interferometer Space Antenna,eLISA),在太空中的重力波天文台。
在接下来的十年中,雷射干涉仪重力波天文台不只是定期侦测重力波,也要找出更先进的方法来产生重力波,并且以想不到的方法来进一步了解量子世界。