檢測新利器!科學家將引力波探測器縮小了

2021-01-20 環球網

7月21日消息，GW150914是由雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)於2015年9月14日探測到的引力波現象，這一發現也創造了歷史。大部分引力波來自黑洞合併形成，少數則由中子星合併形成。為了偵測到微弱的引力波信號，科學家不得不建造超巨型的L型結構，兩臂必須拉長到將近4公裡。但有些引力波時間更小，比如原初黑洞。這些理論上的黑洞是源於早期宇宙大爆炸暴漲時物質的超高密度，質量遠低於現今理論的坍縮黑洞或假想的暗物質候選粒子軸子。

科學家表示，他們正在研究發現這些更小的引力波事件的方法，而且可能只需要1公尺大小的探測器，名為「懸浮感測器」(Levitated Sensor Detector，LSD)。這種探測器只需要一個稍稍大的桌子就可以放置，也將為引力波世界打開一扇全新大門。

首個LSD原型機的形狀將和LIGO探測器類似，同樣是L型，但比LIGO縮小了1千倍，兩臂只會有幾英尺。LIGO探測器是利用來回反射的鐳射光來檢測引力波事件的，而LSD則是追蹤在兩臂上漂浮的粒子，這些粒子受輻射壓影響而移動，當引力波通過時會干擾粒子的移動狀態，此時LSD就會檢測到引力波通過儀器的情形。

不同的引力波需要用不同程度的儀器偵測，以歐洲太空總署(ESA)為例，正在研發的鐳射幹涉儀太空天線(LISA)將會被發射到太空中常駐在那裡以便科學家們可偵測到更大的超大質量黑洞吞噬恆星產生的引力波。

LSD的發明讓科學家們得以探測到更小的引力波事件，為此凱克基金會已贊助100萬美元，研究人員表示將在兩年內完成模型建造，並在發表研究結果前可運行原型機一年。LIGO的成功，證明了引力波雖然難以觀測，不過技術一旦成熟便會捕捉到大量引力波事件，相信未來的LSD也是如此。

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  • 引力波探測器觀測到一個巨大黑洞的信號
    現在，LIGO和Virgo引力波探測器已經觀測到一個令人震驚的巨大黑洞的信號。據推測，引力波探測到的是宇宙碰撞的結果，撞上了一個非常小的黑洞，據說重達100個太陽。然而，LIGO Virgo的科學家迄今拒絕證實或否認所謂的探測，因為這種探測被認為在實際上是不可能的。
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    引力波探測器探測到了天文學家未曾想到的驚人發現——迄今為止我們所知的最大規模的黑洞合併事件。9月2日，《物理評論快報》和《天體物理學期刊快報》分別上線文章，介紹了這項發現。此次黑洞合併最早被發現於2019年5月21日，合併產生的引力波被美國雷射幹涉引力波天文臺（LIGO）和義大利室女座幹涉儀（Virgo）探測到，合併事件被命名為GW190521。兩個探測器感應到了黑洞合併產生的最後四個波紋，波紋頻率在一百毫秒內從30赫茲升至80赫茲。根據探測到的引力波，天文學家可以估算黑洞質量。
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