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引力波Ｉ（第1页）

4侦测办法

虽然引力辐射并未被清清楚楚地“直接”测到，然而已有显著的“间接”证据支持它的存在。最著名的是对于脉冲星（或称波霎）双星系统PSR191316的观测。这系统被认为具有两颗中子星，以极其紧密而快速的模式互相环绕对方。其并且呈现了渐进式的旋近in-spiral，旋近时率恰好是广义相对论所预期的值。对于这样的观测，最简单（也几乎是广为接受）的解释为：广义相对论一定是对这种系统的重力辐射给出了准确的说明才得以如此。泰勒和赫尔斯因为这些成就共同

引力波获得了1993年的诺贝尔物理学奖。

1959年，美国马里兰大学教授韦伯发表了证实引力波存在的消息，这引起了世界物理学界一阵狂热的激动。事情是这样的，韦伯等人制造了6台引力波检验器，分别放在不同地点进行长期的检波记载。结果发现在各台检波器上都记录到一种相同的、不规则的“扰动”，并证明它并不是由声学振动、地震、电磁干扰或宇宙线干扰等引起的，因此，他们认为“不能排除这就是引力波”。之后，许多国家的科学家采用各种方法企图证实宇宙深处的同样“来客”，但终未得到肯定的结果，于是激动之余，人们便只能叹息罢了。

射电天文学的蓬勃发展为物理学家们新的探测途径。射电望远镜的探测本领比光学望远镜强得多，美国天文物理学家泰勒等人在1974年，靠着射电望远镜发现了一个双星体系——脉冲射电源（PSR191316）。按照广义相对论计算，双星互相绕转发出引力辐射，它们的轨道周期就会因此而变短，（PSR191316）的变化率为-2.6*10^-12。而在1980年，他们也是采用精密的射电仪器，由实验行到观察值为-（3.2±0.01×10^-12，与理论计算值在误差范围内正好符合。这可以说是引力波的第一个定量证据。上述消息传开，引起物理学界的极大震动。科学家们信心倍增，为欢迎引力辐射这位宇宙“娇客”将开展更为广泛的探索研究。因为对引力波的探测不仅可以进一步验证广义相对论的正确性，而且将为人类展现出一幅全新的物质世界图景，茫茫宇宙，只要有物质，到处有引力辐射。

5测量工具

LIGO和GEO600是用来测量引力波即时空结构中的波动的工具。引力波非常难以测量，因为当他们到达地球的时候已经变得非常弱了。

LIGO和GEO600通过测量两条激光束相遇的时候所形成的干涉图样的变化来探测引力波。这些图样依赖于激光束的传播距离，当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。

这种称之为激光干涉计的探测器的灵敏度，是与激光传播的距离成比例的。因为探测器需要寻找的是很微弱的信号，所以需要LIGO和GEO的尺寸相当大。

6研究突破

引力波是宇宙从大爆炸中诞生后紧接着瞬间的极度混沌中产生的，就像宇宙初生时发出的“啼哭”声。爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波的存在，科学界一百多年来一直苦苦探寻引力波。一个国际科研小组在2009年8月20日出版的新一期《自然》杂志上报告说，他们终于锁定了引力波的探测范围。

这个科研团队利用位于美国的“激光干涉引力波观测台”，成功地锁定了引力波的“出没范围”，显示其能量值比原有推测值要小很多。他们预计，探测仪器的灵敏度到2014年可提高1000倍，到时极有可能直接观测到引力波。

研究人员说，他们的研究成果是寻找引力波过程中“第一次有意义的实验进展”，如果真能在近期探测到引力波，将极大推动对宇宙诞生和时空本质的理解。正缘于此，全球科学家都积极投入到这项工作中。在《自然》杂志发表的这篇论文中，作者列表不是通常的几个或十几个人名，而是遍布全球的79所大学、实验室和研究机构。

7时空理论

在欧洲引力波探测计划中，科学家在德国汉诺威的GEO600引力波观测站和意大利比萨的处女座（Virgo）引力波探测器处使用陆基引力波天线。德国汉诺威的GEO600引力波观测站的干涉仪臂长达600米，是德英联合项目；而处女座引力波探测器臂长更是达到3000米，是意大利、法国、波兰、匈牙利四个国家联合研究的项目。

根据相对论可知，高速运动的物体和宇宙中大质量的天体碰撞都会产生极强的引力波，当这些引力波传到地球上时会变得微乎其微，因此地球需要极高灵敏度的引力波观测站来探测引力波。

引力波

科学家用激光干涉仪来探测引力波，这种仪器得机构由两条互相垂直的长臂组成，长臂的两端挂有两面高反射率的镜子，激光打入到仪器长臂后，从而激光束在镜子之间来回反射。而科学家对此进行由于光程差引起的微小变化的检测，这个微小变化仅仅有质子直径大小。

此外，对引力波的检测需要极其高的技术条件：比如隔离真空、隔离振动等。隔离振动包括外部环境致使的振动和内部设备引起的振动。

引力波监测需要多个地面站同时工作，这些地面站的探测装置都是相同的，这样可以最大程度上来减小仪器测试产生的误差；而在监测过程中，必须同时接收同样的信号，这样可以避免受到地面信号源的干扰，从而保证引力波信号源的探测的精准性。

德国马克斯普朗克引力物理研究所、德国汉诺威莱布尼兹大学的哈特穆·特格罗特博士通过监测比较认为：GEO600引力波观测站和Virgo引力波探测器在600HZ以上的中高频波段的灵敏度十分相似。这对科学家来说是一件非常有趣的事，科学家可以通过此波段寻找超新星爆炸所产生的引力波，并在此基础上进行监测，可以节省时间和提高监测效率。

伽马射线是最强的引力波来源之一，而中子星或黑洞也都是引力波极佳的探测源。不过即使是中子星或黑洞碰撞所传到地球的引力波信号也非常微弱，因而能监测到的概率非常小。

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本卷为科普卷，无抄袭之说

部分资料参考搜狗百科

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