一种看待宇宙的新方法
物理学家安德鲁·科恩解释了为什么科学家对引力波感到兴奋
2016年2月，物理学家们宣布了一个震惊宇宙的消息：科学家们探测到两个巨大的黑洞相互碰撞的声音，形成了一个几乎两倍大的新黑洞。 声音以短暂的引力波爆发的形式出现，这种振动从碰撞中辐射出来，就像在池塘上扩散的涟漪，在到达地球之前传播了超过10亿光年。 这是人类历史上第一次直接探测到引力波。 The hypersensitive antenna that picked up the sound, a brief chirp that lasted a fraction of a second, is the 激光干涉仪引力波天文台（LIGO）. LIGO实际上是两个独立的天线，一个在华盛顿州的汉福德。另一家位于路易斯安那州利文斯顿。 每条隧道都由一对2.5英里长的隧道组成，它们彼此成直角，澳门威尼斯人注册网站研究人员向隧道下方发射激光束，并测量它们的反射，以探测微小的运动。 BU physicist 安德鲁•科恩 sat down with 布鲁里溃疡澳门威尼斯人注册网站研究 to explain what LIGO found and why scientists are so excited.
布鲁里溃疡澳门威尼斯人注册网站研究LIGO发现了什么？
科恩: 爱因斯坦的引力理论，被称为广义相对论，已经存在了大约100年，它预测了引力波，引力波在过去被间接观测到，但直到现在才被直接探测到。 这个观察结果真正令人兴奋的是两方面的。 首先，它直接证实了引力波的存在——尽管我要告诉你，没有天体物理学家怀疑引力波的存在，因为广义相对论已经得到了很好的检验。 虽然看到这样的事情得到证实总是令人兴奋，但它并没有改变任何人对任何事情的看法。 更令人兴奋的是，我们现在可以看到引力波中的天体物理事件，并以一种我们以前从未有过的方式来澳门威尼斯人注册网站研究它。
意思是两个黑洞的合并。 但引力波是如何告诉我们的呢？
事件的细节——到底发生了什么，黑洞的性质，它们有多大，合并发生后物体的大小——都被编码在他们探测到的引力波的细节中。 引力波和无线电波没有太大的区别； 它们在一些重要细节上有所不同，但大体上是一样的。 当你在汽车收音机上接收到无线电信号时，你怎么知道演唱者是谁？ 嗯，你可以辨认出正在产生的声音。 以完全相同的方式，当黑洞合并时，会产生一种特征波。 我们可以在探测器中听到引力波的特征，通过观察引力波的形状，我们可以推断出产生引力波的所有细节。
那么它和天线或射电望远镜有什么不同呢？
原则上是一样的。 射电望远镜和光学望远镜都能观测到由带电粒子运动产生的电磁辐射。 你摇动带电粒子，波就会远离你摇动的粒子，然后你需要一个探测器来观察它们。 引力波也是如此。 你需要摇动一个物体，这样与震动相关的重力就会产生引力波，然后这个引力波，反过来，会摇动天线中的另一个重力物体来进行探测。
引力波需要非常非常强的力才能产生——至少要产生到我们能看到的程度。 这就是为什么他们看到的事件，黑洞的合并，必须是非常大的物体，需要非常强的引力，才能产生辐射，这样我们才能看到它。 产生这些的典型天体物理事件是巨大引力体的碰撞或合并——黑洞合并，中子星合并，以及我们甚至没有想到的潜在事件。
LIGO科学家David Reitze带我们踏上了一段13亿年的旅程，从遥远宇宙中两个黑洞的剧烈合并开始。 这一事件产生了引力波，在空间和时间结构中产生了微小的涟漪，LIGO在2015年9月14日探测到引力波经过地球。 视频由LIGO/SXS/R提供。 伤害/ T。 派尔
我们用LIGO能看到什么其他望远镜看不到的东西？
黑洞是一种理论上已经存在了100年的物体，直到最近的30或40年我们才能够观测到它们，而且观测是间接的。 粗略地说，它们是黑色的，所以很难看到。 我们从它们周围可见物质的强大引力效应推断出它们的存在。 这是一个通过引力产生的辐射直接观测引力的机会。 所以它将为我们理解黑洞本身，中子星，以及类似的强引力物体，开辟巨大的新途径。
我们甚至不知道有多少黑洞。 每个黑洞的质量大约是太阳质量的30倍，它们合并成一个大约是太阳质量的60倍的物体。 在这次观测之前，我们预计可能存在具有这些质量的物体，但我们不知道有多少。 这是我们从中学到的东西之一，这对理解宇宙的演化非常重要。
那么暗物质呢？ 我们也看不见它，我们也不知道它是什么，但它应该占宇宙的23%。
暗物质似乎不是由带电物体组成的，因此不会发射电磁波，所以我们无法用传统的望远镜看到它。 但它确实受到引力的作用，事实上，我们知道暗物质存在的方式是通过观察它对普通物质的引力。 因此，通过观察引力波，我们现在看到的物体与带电粒子的运动无关，而是与这些物体中所有质量的运动有关，这是非常令人兴奋的。 这确实是一扇通往宇宙的新窗口。
有人会因此获得诺贝尔奖吗？
毫无疑问。
这与2012年发现的希格斯玻色子相比如何？希格斯玻色子是赋予所有物质质量的基本粒子。
它们是不同的。 希格斯玻色子的发现是我们很多人都预料到的，但并非不可避免。 所以它确实教会了我们一些我们不知道的澳门威尼斯人注册自然的基本知识，尽管我们怀疑。 引力波的发现——没有人怀疑它们的存在。 尽管如此，你能清楚地看到它们总是好的，就像在LIGO中所做的那样。
我认为比较科学发现的重大意义是没有意义的。 物理学家告诉你它会获得诺贝尔奖，这还不够吗？
接下来会发生什么？ 人们正在建造更灵敏的引力波仪器，不是吗？
它们非常令人兴奋； 但别忘了，LIGO还在继续运转——更别提其他仪器了。 特别令人兴奋的是，这一事件发生在运营的第一个月。 当他们完成对数据的分析时，仪器已经看到的其他事件也会显示出来，这是完全不可能的。 新仪器的设计目标是在一年内观测到10倍以上的事件，这些事件可能超出了LIGO的灵敏度范围。 你看得越多，你能说的就越多。 只有观测到更多的事件，我们才能真正宣布引力波天文学新时代的开始。
所以你认为这是一个新时代？
就像你第一次用望远镜观察天空一样。 这是一个以前所未有的方式观察事物的机会，你可以从中学到很多东西； 所以这可能是我们观察周围宇宙方式的重大发展的第一步。 我们现在有了一种新的望远镜，我们可以用它来观察宇宙中发生的有趣事件。
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