爱因斯坦也无法想象用科技直接探测引力波

马克斯·普朗克引力物理研究所所长谈论本周关于引力波间接证据的新闻以及他获取直接证据的工作

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物理学家本周对关于引力波证据的重大新闻感到兴奋,这些引力波是早期宇宙的扰动,证实了宇宙在大爆炸后的一个称为暴胀的时期迅速膨胀。

为了获得关于这些发现的不同视角,《大众科学》德语版Spektrum的Carsten Koenneker采访了马克斯·普朗克引力物理研究所所长Bruce Allen,关于探测到这些长期寻求的波的BICEP2实验。

您研究引力波。BICEP2的新发现对物理学有多重要?


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这些非常重要,因为它们为宇宙早期历史中的暴胀阶段提供了“缺失的证据”。同样重要的是:这种引力波证据比我们许多人(包括我)预期的要强。它表明了引力波如何让我们“看到”我们无法以其他方式看到的事物。

为什么我们花了100年才探测到如此强烈的这些波的信号,这些波是爱因斯坦很久以前在他的广义相对论中预测的?

BICEP的结果是引力波存在的间接证据。还有其他间接证据,例如双星脉冲星PSR 1913+16或双脉冲星PSR J0737-3039的轨道衰减。在未来几年,我们预计将通过LIGO、VIRGO、GEO600和KAGRA实验进行首次直接观测。这些之所以成为可能,是因为自爱因斯坦1916年预测以来的98年里,激光、精密光学、电子控制系统以及计算机和数据分析方面取得了巨大的技术进步。爱因斯坦在100年前无法想象到这一点!

一些评论员将此结果与希格斯玻色子的发现进行比较。您同意吗?

不完全是。对我来说,重要的不是确认引力波的存在。重要的是,这是支持宇宙早期暴胀历史的有力证据。如果未发现这种引力波背景,那将类似于未发现希格斯玻色子:这将迫使我们重新考虑这个经过深入研究的早期宇宙模型。

如果这些结果得到证实,这对理论物理学意味着什么?

有大量的不同暴胀模型。如果这些结果得到证实,它们将排除大量这些模型。这对理论物理学非常有利!

Y您与来自格拉斯哥和卡迪夫的同事一起在汉诺威的GEO600实验中进行引力波实验。您的工作与BICEP2之间有什么区别?

LIGO、VIRGO和GEO600实验正在寻找现在正经过地球的引力波。这些引力波来自我们宇宙中现在——今天——存在的 нейтронная звезда 和 黑洞。BICEP实验正在观察来自大约140亿年前的引力波的影响,那时恒星和行星甚至还没有形成。BICEP实验正在观察极低频引力波(140亿年内80个周期)。LIGO、VIRGO和GEO600实验正在寻找频率为数百赫兹的引力波。来源非常不同!

您认为您可以使用GEO600独立于BICEP2直接证实引力波的存在吗?

是的。在未来几年,LIGO、VIRGO和GEO预计将直接探测到飞过地球的引力波。这与BICEP2在宇宙背景辐射中看到的间接探测(引力波的迹象)不同。

本文经Spektrum杂志许可转载。该文章于2014年3月18日首次发表

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