令人意想不到!美國雷射干涉重力波天文台也能製造出重力波!

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我們也能製造重力波!

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自從美國雷射干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)發表2016年最大的科學發現以來,幾乎有一年了。

雖然實際上是在2015年9月第一次偵測到重力波,但只有在2016年6月做出另外一次的偵測後,LIGO科學家才終於確認這些很難找到的波存在,堅定了愛因斯坦在相對論中的重要預測。

現在,這個世界上最靈敏的時空漣漪偵測器也變成了最佳的重力波生產器。

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根據一篇科學期刊(Science)的報告,來自加州理工學院(California Institute of Technology,Caltech)的物理學家Belinda Pang說:「當我們優化LIGO的偵測時,我們也優化LIGO的[重力波]放射。」

上星期,Pang代表她的物理學家團隊,在美國物理學會(American Physical Society)的一次會議上發表演說。

重力波是在巨型天體扭曲時空時所產生的漣漪。

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他們實質上是在拉伸空間,根據愛因斯坦,藉由特定的捲曲質量結構,是可以產生重力波。使用位於華盛頓州漢福德市(Hanford)和位於路易斯安那州利文斯頓市(Livingston)的超靈敏雙偵測器,雷射干涉儀重力波天文臺能夠偵測到這個拉伸中的空間。

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一旦意識到可以偵測到重力波,這些物理學家斷定偵測器的靈敏度也能夠有效地產生這些漣漪。

北京師範大學(Beijing Normal University)物理學家Fan Zhang說:「偵測器的基本原理是它結合到引力波。」

「當有結合發生時,會走向兩個方向。」

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雷射干涉儀重力波天文臺團隊使用量子數學模型來測試他們的想法,然後發現是對的:偵測器真的產生微小的最佳效率時空漣漪。

量子力學敘述像是電子這樣的小物體,可以同時出現在兩個地方。一些物理學家認為,把宏觀的物體哄騙進一個類似量子運動的狀態是有可能的。

根據Pang,雷射干涉儀重力波天文臺和這些重力波可能只是讓這個現象發生。

儘管這種微妙的狀態無法持續很久,但任何片段的時間都可以讓我們增加對量子力學的洞悉。

我們可以測量要發生去相干(decoherence)所需要的時間,然後來看存在於宏觀天體之間的量子狀態,重力可能扮演的角色。

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Pang的同事之一、加州理工學院物理學家Yiqui Ma解釋:「這是一個有趣的想法,但在實驗上是非常具有挑戰性的。」

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「這是難以置信的困難,但如果你想要這樣做,我們會說雷射干涉儀重力波天文臺是最好的場所。」

任何增加對量子活動的洞悉,不僅有助於製造出更好的量子電腦,還可以徹底改革我們對實際宇宙的了解。

雷射干涉儀重力波天文臺已經在進行升級,將有助於偵測到更加微弱的重力波。最終,這項計劃是要建造進化型雷射干涉太空天線(Evolved Laser Interferometer Space Antenna,eLISA),在太空中的重力波天文台。

在接下來的十年中,雷射干涉儀重力波天文臺不只是定期偵測重力波,也要找出更先進的方法來產生重力波,並且以想不到的方法來進一步了解量子世界。

來源:ScienceAlert