用量子力学原理,探测广义相对论中的引力波,不是冤家不聚头啊

[复制链接]
资讯发布 发表于 2020-7-2 14:21:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

爱因斯坦的广义相对论预言,引力波是由大质量物体的特定运动在时空中产生的涟漪。引力波的研究很紧张,由于引力波可以让科学家探测到宇宙中的大事故,否则会留下很少或根本看不到的光,比如黑洞碰撞。2015年激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和室女座引力波天文台合作首次观测到了引力波。这些波是从两个超大质量黑洞之间13亿年前的碰撞中发出。

用量子力学原理,探测广义相对论中的引力波,不是冤家不聚头啊

科学家使用4公里长的光学干涉仪进行探测,由于这一事故在地球的时空中引起了涟漪。如今,伦敦大学学院、格罗宁根大学和华威大学科学家提出了一种基于量子技能的探测器,该探测器比如今使用的探测器小4000倍,可以探测到中频引力波。其研究发表在《新物理学》期刊上,具体介绍了如何使用最先进的量子技能和实验技能,制作可以或许同时丈量和比力两个所在引力强度的探测器。

用量子力学原理,探测广义相对论中的引力波,不是冤家不聚头啊

它可以通过使用重达10-17公斤的纳米级钻石晶体来工作,使用Stern-Gerlach干涉术,晶体将被放置在量子空间叠加中。空间叠加是晶体同时存在于两个不同位置的量子态。量子力学允许一个物体,无论多大,都可以同时在两个不同的地方进行空间离域。尽管量子力学的叠加原理与日常经验背道而驰,而且与我们的日常经验直接辩论,但它已经用中子、电子、离子和分子进行了实验验证。

量子引力波探测器

通讯作者Ryan Marshman(UCL物理与天文学和UCLQ)说:利用叠加原理已经存在了量子引力传感器。这些传感器被用来丈量牛顿引力,构成了令人难以置信的正确丈量装备。如今量子引力探测器使用的量子质量要小得多,比如原子,但实验工作正在发展新的干涉丈量技能,使装备可以或许来研究引力波。发现,与LIGO相比,量子引力波探测器可以探测不同的引力波频率范围。

用量子力学原理,探测广义相对论中的引力波,不是冤家不聚头啊

这些频率可能只有当科学家在基线巨细为数十万公里的太空中制作大型探测器时才气使用。研究人员假想,新提出的较小探测器可以用来建立一个探测器网络,可以或许从配景噪声中挑选出引力波信号。这个网络也有潜在的用处,可以提供关于产生引力波物体位置的正确信息。合著者Sougato Bose教授(UCL物理与天文学和UCLQ)说:固然新提出的探测器在范围上雄心壮志。

用量子力学原理,探测广义相对论中的引力波,不是冤家不聚头啊

但使用当前和不久的将来技能创造它,似乎没有任何根本或不可逾越的障碍。制造这种探测器的全部技能要素,都是在天下各地的不同实验中单独实现的:所需的力,所需的真空质量,以及晶体叠加的方法,困难在于将全部这些放在一起,并确保叠加完好无损。下一步,团队将与实验者合作,开始制作该装备的原型。紧张的是,同一类探测器也可以资助探测引力是否是量子力。

用量子力学原理,探测广义相对论中的引力波,不是冤家不聚头啊

研究人员表现:最初是想开发探索非经典引力的装备。但是,由于实现这样的装备将是一项相称大的努力,所以这样的装备在丈量非常弱的经典重力(如引力波)方面的效率很紧张,并发现它很有前途!

博科园|研究/来自:伦敦大学学院

参考期刊《新物理学》

DOI: 10.1088/1367-2630/ab9f6c

博科园|科学、科技、科研、科普

关注【博科园】看更多大美宇宙科学


来源:https://www.toutiao.com/a6844689617526981134/
免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则