愛因斯坦也無法想象用科技直接探測引力波

馬克斯·普朗克引力物理研究所所長談論本週關於引力波間接證據的新聞以及他獲取直接證據的工作

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物理學家本週對關於引力波證據的重大新聞感到興奮,這些引力波是早期宇宙的擾動,證實了宇宙在大爆炸後的一個稱為暴脹的時期迅速膨脹。

為了獲得關於這些發現的不同視角,《大眾科學》德語版Spektrum的Carsten Koenneker採訪了馬克斯·普朗克引力物理研究所所長Bruce Allen,關於探測到這些長期尋求的波的BICEP2實驗。

您研究引力波。BICEP2的新發現對物理學有多重要?


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這些非常重要,因為它們為宇宙早期歷史中的暴脹階段提供了“缺失的證據”。同樣重要的是:這種引力波證據比我們許多人(包括我)預期的要強。它表明了引力波如何讓我們“看到”我們無法以其他方式看到的事物。

為什麼我們花了100年才探測到如此強烈的這些波的訊號,這些波是愛因斯坦很久以前在他的廣義相對論中預測的?

BICEP的結果是引力波存在的間接證據。還有其他間接證據,例如雙星脈衝星PSR 1913+16或雙脈衝星PSR J0737-3039的軌道衰減。在未來幾年,我們預計將透過LIGO、VIRGO、GEO600和KAGRA實驗進行首次直接觀測。這些之所以成為可能,是因為自愛因斯坦1916年預測以來的98年裡,雷射、精密光學、電子控制系統以及計算機和資料分析方面取得了巨大的技術進步。愛因斯坦在100年前無法想象到這一點!

一些評論員將此結果與希格斯玻色子的發現進行比較。您同意嗎?

不完全是。對我來說,重要的不是確認引力波的存在。重要的是,這是支援宇宙早期暴脹歷史的有力證據。如果未發現這種引力波背景,那將類似於未發現希格斯玻色子:這將迫使我們重新考慮這個經過深入研究的早期宇宙模型。

如果這些結果得到證實,這對理論物理學意味著什麼?

有大量的不同暴脹模型。如果這些結果得到證實,它們將排除大量這些模型。這對理論物理學非常有利!

Y您與來自格拉斯哥和卡迪夫的同事一起在漢諾威的GEO600實驗中進行引力波實驗。您的工作與BICEP2之間有什麼區別?

LIGO、VIRGO和GEO600實驗正在尋找現在正經過地球的引力波。這些引力波來自我們宇宙中現在——今天——存在的 нейтронная звезда 和 黑洞。BICEP實驗正在觀察來自大約140億年前的引力波的影響,那時恆星和行星甚至還沒有形成。BICEP實驗正在觀察極低頻引力波(140億年內80個週期)。LIGO、VIRGO和GEO600實驗正在尋找頻率為數百赫茲的引力波。來源非常不同!

您認為您可以使用GEO600獨立於BICEP2直接證實引力波的存在嗎?

是的。在未來幾年,LIGO、VIRGO和GEO預計將直接探測到飛過地球的引力波。這與BICEP2在宇宙背景輻射中看到的間接探測(引力波的跡象)不同。

本文經Spektrum雜誌許可轉載。該文章於2014年3月18日首次發表

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