发射e-LISA重力探测器

爱因斯坦的广义相对论预言了引力波,但引力波从未被探测到。但这种情况可能很快就会改变!
12月8日

采访

格拉斯哥大学的哈里·沃德博士

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格拉斯哥大学的e-LISA开拓者

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上周是爱因斯坦提出广义相对论100周年纪念日e-LIsa探路者宣布;这一理论提出,引力的产生是因为大质量物体——比如恒星和行星——使空间结构变形——也就是所谓的“时空”——这种变形使物体聚集在一起,这就解释了为什么牛顿的苹果掉在了他的头上。爱因斯坦理论的另一个预测是,引力应该以光速在空间结构中产生涟漪,从而产生“引力波”。本周,欧洲航天局启动了名为e-LISA的第一阶段任务,最终,在深空的几个航天器将在它们之间反射光束,以发现任何通过的重力波。格拉斯哥大学的哈里·沃德是该任务的科学家之一,他接受了克里斯·史密斯的采访。

哈利-引力波是爱因斯坦理论的副产品,大约在100年前,他解释了引力不是一种神奇的力量;这是物质弯曲时空的一种表现曲率可以改变,这种改变可以从一个源传播出去,这就是我们所说的引力波,我们想要探测到引力波,因为它将为宇宙提供一个新的窗口,一种观察天文事件的新方法。引力波影响你,或我,或任何东西的方式是,它们拉伸和挤压我们,幸运的是,拉伸和挤压的量是无穷小的,尽管如此,我们希望能检测到的量。我们计划的方法是测量分离的物体之间的距离,通常是镜子,因为我们使用激光来测量,我们监测它们的分离,寻找微小的变化。

克里斯——在镜子之间弹跳的是什么——一束光?

哈利——一束激光,对。

克里斯:很明显,你可以探测到,如果一个引力波通过,它把空间压缩了一点,或者把空间拉伸了一点,那么光在两者之间的时间就会变长或变短,因此,它的颜色,它的波长会发生非常微妙的变化。

哈利——没错。前提是你有一些参考依据来进行测量。到目前为止,在所有的实验中,我们通常都是用两条手臂来做的,我们沿着两条路径进行测量,我们让它们彼此成直角,因为事实证明,重力波会影响彼此成直角的两个物体,所以两条手臂给了我们一个自然的方法来比较一只手臂和另一只手臂。

克里斯:这是一个长期的项目,不是吗?你最初的工作将会告诉我们这是如何发生的,所以你现在实际上把什么送入太空,它会做什么?

哈里:更长期的项目是e-LISA,它将有三个航天器组成这两个臂,或者如果我们完成三角形,甚至可能是三个臂,但挑战在于技术。我的意思是,这是一个大胆的尝试,这是一个原则的证明;它的设计是为了降低风险,并向我们所有人证明,我们已经控制了这项技术。

克里斯——当我问“盒子里有什么”的时候,我听起来就像一个在线销售代表。

哈利:本质上是两个完全自由漂浮的反射物体。实际上它们看起来很漂亮;它们是金铂立方体,原则上,它们在航天器内自由漂浮,激光束在这些证明质量之间来回传播,然后进行测量。

克里斯-测试设备-探路者设备-是否真的有能力做科学研究,或者它只是证明你可以在太空中稳定地安装这个系统?

哈利:它的主要目标是技术演示;这不是科学。它从来没有作为一个科学任务出售,记住它不仅仅是一个像e-LISA这样的技术演示。人们越来越有兴趣对引力场与质量之间的相互作用进行这种敏感的测量。我的意思是,我们的任务是通过监测地球的重力扰动来进行气候研究,因此,这项任务所展示的技术具有更广泛的适用性,而不仅仅是纯科学。

克里斯-现在说它会脱落-我们希望它会。如果我们真的探测到这些穿越太空的引力波,这对科学意味着什么?

嗯,我其实很讨厌侦测这个词,因为它听起来好像是一件事,然后就结束了。真的,这是新的天文学,而且,你知道,对爱因斯坦关于广义相对论的一些剩余预言的检验。它让我们能够看到宇宙中你所能想象到的一些最极端事件的核心。我们知道存在于星系中心的数以百万计的太阳质量黑洞。我们不可能通过电磁观测看到的东西,所以重力波允许,如果我们能观测到它们,它确实是一个工具,可以看到本质上,塑造宇宙进化的力量。

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