引力波为何难探测?

作者:Elimit 引力波 1.8K+

宇宙中发生爆炸性的大事件时产生的引力波,才相对容易探测到,比如黑洞并合、星系合并、超新星爆炸等

100年前,爱因斯坦在预言引力波存在时就曾说:“这些数值是如此微小,它们不会对任何的东西产生显著的作用,没人能够去测量它们。”

事实的确是这样,万有引力虽然无处不在,但它却是我们已知物理世界中最弱的力。尽管它很多行为类似电磁波,但是对它的波动性的探测却比登天还难。

其实,我们日常生活中就有无数引力波的存在。每天我们的身体都在接受引力波的穿透,因为任何带有质量的物体加速运动都会产生引力波,但是这些日常的引力波都太弱了,完全检验不到,更别提感受到了。

蔡一夫说:“举个例子,大家知道太阳每天都会照射到地球上,我们从而能感受到阳光。太阳的光线是从太阳那里出发落到我们身上。那么,这个传播的过程是什么?就是电磁波的传递。万有引力也是一样,太阳给我们阳光的同时,也给我们引力辐射,这个过程就是引力波的传递。这个引力作用也是从太阳那里出发到我们身上的,只不过我们看不到和感受不到而已。”

既然引力波那么弱,那么人类怎样才能探测到引力波呢?

“可以去探测大强度的引力波。引力波的强度跟天体的质量和运动剧烈程度有关。天体质量越大,运动越激烈,产生的引力波就越强。就好比蹦床运动员,他如果重量越大,弹跳得越高,能量释放得就越多,造成蹦床表面的起伏波动就会越大。所以,也就是宇宙中发生爆炸性的大事件时产生的引力波,才相对容易探测到,比如黑洞并合、星系合并、超新星爆炸等。”苏萌说。

科学家们也同时表示,即使是宇宙中这类天体爆炸性的大事件产生的较强引力波,探测起来也是极其困难的,这对仪器和人的要求都很高。

为什么这么说?蔡一夫给出解释:“时间发生得越早,距离越远,越会在宇宙中传播期间被红移。红移指的是由于宇宙本身的膨胀将所有的波动的波长拉直拉平,这样其波动性就难以被探测到。例如,这次LIGO探测到的引力波,是13亿年以前两个大约30个太阳质量的黑洞并合所产生的引力波,振幅之小,是在原子核尺寸的千分之一的尺度。能探测到真的是非常不容易,LIGO实验组的科学家们也是在几十年里经历多次挫折,不断调整方案,改进仪器,才最终探测到的。”


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