引力波真的是波吗?科学家想这样验证

日期:2019-05-21 09:25    作者:admin   

自几年前人类首次探测到引力波以来,公众所熟知的“波”里又多了1名重要成员。但引力波真的是波吗?

为了弄明白这件事,我国科学家与波兰西里西亚大学研究人员联合展开研究,设计出利用微引力透镜效应验证引力波波动性的观测策略,该研究于近日发表在美国《天体物理学杂志》上。

进1步验证引力波的波动性

历史上,光的本性被描写成波或粒子。这两种观点分别由不同的实验证实,因此在科学界内部存在剧烈争辩。终究,随着量子力学的建立,科学家接受了波粒2象性。

那末引力波是不是也和光波具有一样的特点?

2015年以来,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲处女座引力波探测器(VIRGO)已屡次探测到引力波事件。

“引力波和光1样,都由波动方程描写,也应当具有衍射、干涉等波动性。但引力波的波源是天体,这意味着科学家难以像丈量光的波动性1样在实验室设计实验系统。”该研究第1作者、武汉理工大学理学院副教授廖恺说,设计验证引力波波动性观测策略的意义正在于此。

“目前已探测到的10几次双中子星并合事件已验证了引力波波动性。但是,这样的验证是在同1个地点(地球)波形依赖的验证。”论文通讯作者、武汉大学物理科学与技术学院特聘研究员范锡龙说,历史上光的波动性是通过空间衍射和干涉条纹观测直接验证的,作为类比,他们希望引力波也能够探测到这样的效应来进1步验证其波动性。

微引力透镜效应派上用处

科研人员设计的观测策略利用了引力透镜效应,其原理是光或引力波在大质量天体附近会产生偏折,类似于几何光学的透镜效应。

“我们可以把透镜体例如恒星或暗物资看成衍射障碍物。”廖恺介绍,在引力透镜效应下,当波长相对透镜体很小时,引力波和光波1样由几何近似描写;当波长和透镜可以比拟时应当由波动近似描写;当波长很长时,障碍物完全不产生影响,引力直接穿过。

当透镜体质量为恒星量级时,光学望远镜不足以分辨两个像,科学家把这类现象称为微引力透镜。利用连续引力波波源、透镜体和地面引力波探测器也能够观测引力波微引力透镜效应。

范锡龙解释说,利用上述3者的相对运动来造成相对空间变化,在透镜系统位置构型、引力波频率和透镜体质量同时满足1定条件时,可以探测引力波的空间衍射或干涉条纹,从而验证引力波的波动性。

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