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新的引力波探测器捕捉到了可能来自时间起源的信号

引力波是时空结构中的巨大涟漪。 (图片来源:在上面)

在一个小型引力波探测器中发现的两个有趣的信号可以代表各种奇异的现象——从新的物理学到暗物质与黑洞的相互作用,再到来自宇宙起源附近的振动。但是,由于这项实验的新奇性,研究人员对宣布任何一项发现都持谨慎态度。

激光干涉引力波天文台(LIGO)等设施使用巨大的激光驱动探测器寻找宇宙结构中的巨大涟漪时空被称为引力波。它们来自遥远宇宙中的黑洞和中子星的碰撞,这种碰撞非常强大,它们会震动时空,并发出波长达数百英里的波涌。

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早在这些大型天文台建成之前,科学家们就怀疑这种大小的引力波存在,因为他们知道这一点黑洞珀斯西澳大利亚大学的物理学家迈克尔·托巴尔(Michael Tobar)告诉趣味科学网站(Live Science)。澳门金沙网上游戏

但他补充说,目前还没有任何已知的波长在几英尺到几英里之间的引力波源。然而,“在宇宙中,总有我们意想不到的事情,”Tobar说。

近年来,研究人员推动建立探测器,以搜索这些较小的引力波,其中包括Tobar和他的同事建造的一个。他们的装置由一个直径1英寸(3厘米)的水晶石英制成的圆盘和一个谐振腔组成,当谐振腔以特定频率振动时就会产生电信号。

这张照片显示了引力波探测器的微小水晶心脏,一个没有任何电极的空谐振器。 (图片来源:迈克尔·托巴)

托巴把这种设置比作以特定音调鸣响的钟或锣。“如果引力波击中它,就会激发它,”他说。然后,电子传感器将晶体中的铃声作为电磁信号接收到。

研究人员将探测器放置在多个辐射屏蔽层后面,以保护它免受背景电磁场的影响,并将其冷却到极低的温度,以最大限度地减少仪器的热振动。

在153天的实验中,水晶响了两次,每次持续一到两秒。该团队的发现发表在8月12日的杂志上物理评论快报

科学家们正在试图找出导致这些结果的原因。Tobar说,一种可能的解释是来自太空的被称为宇宙射线的带电粒子。他补充说,一种之前未知的晶体热波动可能是另一种原因,由于超冷的温度,这种热波动应该是最小的。

但也有许多奇异的前景,比如一种被称为“暗物质”的暗物质axion研究人员在他们的论文中写道,绕黑洞旋转并释放引力波。Tobar说,许多解释可能需要先前未知的物理,而不是描述宇宙中几乎所有亚原子粒子和力的标准模型。

后不久大爆炸英国剑桥大学(University of Cambridge)的理论物理学家弗朗西斯科·穆亚(Francesco Muia)没有参与这项工作,他告诉《生活科学》(Live Science)说,在美国,宇宙学家认为宇宙经历了一个称为膨胀的时期,在此期间它的大小呈指数级膨胀。澳门金沙网上游戏

他说,在这个时代的末期,宇宙可能经历了一个相变,有点像水在沸腾时从液体变成气体。Muia说,如果这发生了,这种转变可能会在时空结构中沉积大量的能量,产生引力波,可以在这个实验中看到。

他认为还没有足够的证据来说明晶体中的事件是怎样的,但他对这个实验和其他类似的实验在不久的将来会上线感到兴奋。

Tobar同意了。“如果它们是引力波就好了,但谁知道呢,”他说。

他补充说,现在研究人员已经掌握了这些探测技术,他们可以制造更多这样的传感器。如果几个设备同时看到相同的信号,它可能会指出宇宙中的某些东西,并有助于排除晶体内部的热波动等内部过程。

最初发表在Live Science上。澳门金沙网上游戏

亚当·曼

亚当·曼是一名专攻天文学和物理学的记者。他拥有加州大学伯克利分校天体物理学学士学位。他的研究发表在《纽约客》、《纽约时报》、《国家地理》、《华尔街日报》、《连线》、《自然》、《科学》和许多其他地方。他住在加州的奥克兰,在那里他喜欢骑自行车。