正在阅读:看清引力波的“旋转” 需要更灵敏的“眼睛”
首页> 科普频道> 天文·地理 > 正文

看清引力波的“旋转” 需要更灵敏的“眼睛”

来源:科技日报2019-10-15 09:01

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  2015年,科学家利用激光干涉仪首次直接探测到引力波。自那以后,已经有越来越多的引力波事件被探测到。

  但是,人类对引力波的理解可能才刚刚开始。引力波所具备的很多特征都有待人们的挖掘。

  近日,武汉大学物理科学与技术学院侯绍齐博士、范锡龙教授和朱宗宏教授在《物理评论D》上共同发表了一篇关于引力波的论文。他们研究认为,引力波的透镜效应会引起引力波偏振面的转动和法拉第旋转。而且,原则上这些效应可以被激光干涉仪探测到。

  引力波会旋转?这是怎么回事呢?

  引力波就“在”你手上

  “引力波和光有着诸多相似性。”论文第一作者侯绍齐介绍,在真空中,引力波和光都以每秒30万公里的速度传播,它们都没有质量;光波是带有时空周期性的电磁场,而引力波则是时空周期性分布的引力场;光波是一种横波,引力波也是一种横波。

  1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,并预言光线在星体附近会发生偏折,即引力透镜效应。这一现象于1919年被其他科学家探测到,成为支持广义相对论的有力证据。

  “由于引力波和光都是波,他们应该具有相似性,我们可以根据广义相对论推测,大质量天体附近的光线偏折现象,也会发生在引力波上。”范锡龙说。

  此次研究预测,引力波在大质量星体附近不仅仅会发生传播方向的改变,随之而来的还有偏振面的转动和法拉第旋转效应。

  为了让大家更好地理解引力波偏振面的转动和法拉第旋转,范锡龙教授想出一个简单的方法——用我们的手指来帮忙。

  伸出你的右手,让右手的拇指、食指、中指这三个手指相互垂直。用中指的指向代表引力波的传播方向,那么拇指和食指所在平面就代表所谓的引力波偏振面,也就是引力波在这个面内的振动。

  然后,可以尝试改变中指的指向,同时依然保持三个手指的相互垂直关系。这时候你便会发现,随着中指指向的改变,拇指和食指所在的平面也跟着改变。如果引力波也发生类似的变化,就把它称之为引力波偏振面的转动。

  法拉第旋转则是另一种效应。为了形象地理解法拉第旋转效应,三个手指依然可以派上用场。

  这一次,你需要保持中指的指向,而改变拇指和食指的指向。在这种情况下,虽然拇指和食指的指向发生了变化,它们仍然在原来的平面内转动。类似的现象如果发生在引力波上,我们就把它叫作引力波法拉第旋转效应。

  微小变化有待未来“捕捉”

  “原则上,这两种效应都可以被激光干涉仪探测到。不过,并非现在。” 侯绍齐说。

  侯绍齐介绍,激光干涉仪对引力波的测量数据与引力波相对于干涉仪的传播方向有关,也跟是否发生法拉第旋转有关。当引力波经过大质量星体之后,其偏振面发生转动并伴有法拉第旋转效应。这些变化导致激光干涉仪得到的数据随之变化,从而可以利用干涉仪探测这两种效应是否发生。

  但是,由于在引力波透镜效应中,引力波的传播方向仅发生了非常微小的变化,所以其偏振面转动而引起的激光干涉仪的响应微乎其微,目前还无法测量得到。相比之下,法拉第旋转效应更加微弱,现有条件下也很难测量得到。

  “当然,这并不意味着,以后也无法探测到。” 范锡龙告诉科技日报记者,在今后10年到20年内,世界范围内会建立多个基于地面的引力波探测器,太空中可能也会出现多个空间引力波探测器。这些探测器的灵敏度更高,从而有可能在未来探测到引力波的偏振面转动和法拉第旋转效应。

  那么,探测到引力波偏振面的转动和法拉第旋转效应,对于引力波研究而言又有何意义?

  范锡龙回答说,对引力波偏振面可以发生转动的预测,主要基于爱因斯坦的广义相对论预言,因此探测到引力波偏振面的转动可以更加全面地检验广义相对论,是对引力波性质的全方位的认识。

  另外,探测到引力波的法拉第旋转效应,可以使我们了解引力波物理的丰富性,加深对时空本质的理解,并预示引力波可能还有更多奇特的性质尚未发现。(刘园园)

[ 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 决口封堵进行时

  • 青海生态扶贫新探索观察

独家策划

推荐阅读
中国科学院院士,原中国预防医学科学院院长,中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所研究员,北京工业大学教授曾毅,因病医治无效,于2020年7月13日在北京逝世,享年92岁。
2020-07-13 17:20
针对此舆情事件,昆明动物研究所高度重视,已成立调查组对此事进行深入调查,后续将及时向社会反馈相关调查结果。
2020-07-13 15:24
时值盛夏,戴着口罩出行着实让人倍感燥热。“无论材质、薄厚如何,目前市面上的清凉口罩多为一次性防尘口罩,而非一次性医用口罩。
2020-07-13 10:16
今年上半年,随着新冠肺炎疫情席卷全球,学生、老师、学校管理者,以及每个家庭的日常活动都被打乱。在英国,当学校突然关闭时,英国教育部需要在短短几周内调集大约67,000台戴尔Chromebook笔记本电脑。
2020-07-13 09:55
小石桥彝族乡,原本是云南玉溪红塔区一个不起眼的山乡。中科院吴福元院士、徐义刚院士到现场考察,给予高度评价;中科院翟明国院士、中国工程院毛景文院士在项目咨询会上也给予高度评价。
2020-07-13 09:54
北方稀土“万吨级轻稀土碳酸盐连续化生产工艺研究及产业化”项目经中国稀土行业协会专家评审,正式被确认为“整体技术达到国际领先水平”并顺利投产。
2020-07-13 09:53
良种良法结合使品种迅速得到大面积推广,为实现稻麦双增产奠定了基础,为国家和区域粮食安全提供了重要支撑。
2020-07-13 09:52
多年来,美团单车不断迭代升级“魔方“人工智能平台,以海量大数据为依托,围绕共享出行展开多领域、多层次创新。
2020-07-13 09:51
研究团队进一步利用蛋白质组表达谱数据将肺腺癌分为三个蛋白质组亚型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型)。
2020-07-13 09:45
研究表明:该体系的负热膨胀性质来自磁体积效应,即由于自发磁化强度的变化而引起的材料晶胞体积的变化,并且体积变化与磁化强度的平方成正比。
2020-07-13 09:44
论文通讯作者,加拿大环境与气候变化科学技术局气候研究部的梅尔塞·卡萨斯-普拉特指出,北极地区是全球气候变化研究的热点地区,其中有些地方气候变暖的程度是世界其他地区的3倍。
2020-07-13 09:43
此次,由美国夏威夷大学研究人员领导的国际研究团队,对深海采矿对海洋深中层水域生态环境所构成的潜在威胁进行了初步研究。
2020-07-13 09:42
以色列舍巴医学中心决定在全球首次采用“逆向个性化药物”(RPM)治疗癌症患者的试验。癌细胞分泌的诱饵蛋白(或诱饵受体)能在患者血液中循环,阻碍人体免疫系统杀灭癌细胞。
2020-07-13 09:40
哈佛大学“黑洞计划”创始人艾维·劳埃伯以及研究生埃米尔·希拉杰等人携手进行的研究表明,LSST能够通过观察由小奥尔特云天体撞击产生的吸积耀斑来发现黑洞。
2020-07-13 09:39
欧盟委员会称,氢能开发分三个阶段进行:第一阶段(2020—2024年),在欧盟境内建造一批单个功率达100兆瓦的可再生氢电解设备。
2020-07-13 09:37
7月4日以来,长江、太湖流域出现强降雨,长江中下游干流监利及以下江段、洞庭湖、鄱阳湖,江西修水、抚河等212条河流发生超警以上洪水,其中72条河流超保,19条超历史。
2020-07-13 09:36
与会专家表示,愿聚焦新冠肺炎科研相关领域,加强经验交流与知识分享,发挥科技创新在维护全球公共卫生安全中的重要作用,为构建人类命运共同体贡献科技力量。
2020-07-13 09:31
金氏繁昌上猿的发现为上猿超科的演化历史提供了新的认识,证明东亚地区是上猿超科重要的早期演化中心。
2020-07-13 09:27
据谢传晓研究员介绍,我国玉米年播种面积超过6亿亩,大田生产上几乎全都是杂交品种,而创制不育系和利用不育系制种是杂种优势利用的关键技术。现阶段,作物杂交种创制技术已发展到了第三代。然而,依赖传统育种方法步骤多,进程慢,通常需6-8年。
2020-07-10 10:20
你印象中的“机器人研究员”可能只是一个简单的辅助型机器人,但现在,一种汽车装配线上常见的机器人在经过机器学习改造后,已经可以在化学实验室内和人类一起工作。
2020-07-10 09:37
加载更多