引力波中違反弱等價原理

2020-10-29 工程學習


弱等價原理（WEP）是古典物理學的一個關鍵方面。它指出，當粒子自由落體時，它們遵循的軌跡完全獨立於其質量。但是，目前尚不清楚此屬性是否也適用於更複雜的量子力學領域。澳大利亞阿德萊德大學的詹姆斯·誇奇在EPJ C上發表的新研究從理論上證明，在引力波中，地球水球可以被量子粒子所侵犯——這種波空的波紋是由巨大的事件（如黑洞合併）引起的。

除了解決量子理論中長期爭論的問題，Quach的發現還可能導致先進的新材料的發展，包括具有無限電導性和零粘度的流體。這些可以用作先進的引力波探測器，甚至可能導致能夠反映引力波和收集其能量的設備。Quach 以一個名為"Fisher 信息"的原則為基礎，這是一種測量可觀測隨機變量攜帶的關於特定未知參數的信息的方法。在這裡，隨機變量描述量子粒子在引力場中的位置，而未知參數是它的質量。如果 WEP 得到遵守，在這種情況下，費舍爾信息應為零。

通過他的計算，Quach重寫了一個方程，描述自由落體量子粒子的WATP，以整合他們的費舍爾信息。他表明，雖然這些粒子在靜態引力場中服從 WEP，但它們的軌跡確實可以在它們穿過引力波時給出有關其質量的信息。該計算首次精確描述了量子粒子如何違反 WEP，並為未來通過實際實驗尋找違規的研究提供了關鍵見解。

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    愛因斯坦的廣義相對論預言，引力波是由大質量物體的特定運動在時空中產生的漣漪。引力波的研究很重要，因為引力波可以讓科學家探測到宇宙中的大事件，否則會留下很少或根本看不到的光，比如黑洞碰撞。2015年雷射幹涉儀引力波天文臺(LIGO)和室女座引力波天文臺合作首次觀測到了引力波。這些波是從兩個超大質量黑洞之間13億年前的碰撞中發出。
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  • 什麼是引力波?
    【張天蓉：終於探測到了引力波】 與電荷運動時會產生電磁波相類比，物質在運動、膨脹、收縮的過程中，也會在空間產生漣漪並沿時空傳播到另一處，這便是引力波。 愛因斯坦在100年之前預言存在引力波，但是，由於引力波攜帶的能量很小，強度很弱，物質對引力波的吸收效率又極低，一般物體產生的引力波，不可能在實驗 室被直接探測到。
  • 引力波的發現
    他使用一根巨大的固體金屬棒（「韋伯棒」）來探測引力波，其原理是引力波傳過金屬棒時，會引起金屬棒共振，導致輸出的信號被放大，從而可能觀測到引力波。儘管韋伯宣布自己探測到引力波，但此後的其他學者採用韋伯的方案，卻無一人探測到引力波，因此人們認為韋伯宣稱的結果其實是儀器的問題，而不是由引力波導致的。