正如许多人所预料的那样,今年的诺贝尔物理学奖将颁发给三位领导了探测引力波的50年探索的科学家。莱纳·魏斯、巴里·巴里什和基普·索恩将因他们在激光干涉引力波天文台(LIGO)上的工作而分享该奖项。该天文台在2016年宣布它首次探测到时空中的涟漪。
瑞典皇家科学院秘书长戈兰·汉松今天上午在宣布该奖项的诺贝尔奖新闻发布会上说:“今年的奖项是关于一项震撼世界的发现。” 他在比喻和字面上都谈论了一项科学成就,这项成就引起了全球的头条新闻,起源于宇宙大灾难,其影响在我们地球上感觉到了,距离它们开始的地方数十亿光年。
魏斯今天上午在诺贝尔奖新闻发布会上通过电话说:“这真是太棒了。” “我认为这更多地是对大约1000人工作的认可。” LIGO 涉及来自五大洲约 90 个机构的科学家。该实验现在已报告了四次独立的引力波观测。最近一次是在不到一周前宣布的,是与 LIGO 的欧洲同行 Virgo 实验联合进行的。“回想起来,在早期,尝试进行检测,有时尝试失败,”魏斯回忆道。“最终成功了,这非常非常令人兴奋。”
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引力波是100多年前由阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论首次预测的,是当极其巨大的物体弯曲周围的时空时,在宇宙结构中产生的振动。LIGO迄今为止看到的信号都来自两个黑洞之间的碰撞——宇宙中的碰撞事故,其剧烈程度超乎想象。
诺贝尔物理学委员会主席尼尔斯·莫滕松说:“这是一项真正了不起的成就,它为近50年的实验努力画上了圆满的句号。” 900万瑞典克朗(110万美元)奖金的一半将颁给魏斯,他是麻省理工学院的物理学家,他率先在早期设计和建造了LIGO。索恩是加州理工学院的物理学家,是该实验的联合创始人,他领导了理论工作,预测了黑洞碰撞产生的信号会是什么样子。巴里什也是加州理工学院的物理学家,他负责帮助实验达到探测引力波所需的极端精度。
佐治亚理工学院物理学家、LIGO科学合作组织的副发言人劳拉·卡多纳蒂说:“今天对我们整个社区来说是一个特殊的日子。” “世界各地数百名科学家都在关注诺贝尔奖的直播,电子邮件和社交媒体上消息不断。我们中的许多人都有些眼泪汪汪,我猜想今天世界各地都会为莱纳、基普和巴里,以及LIGO科学合作组织、我们在VIRGO的朋友和同事以及引力波天体物理学的未来举行庆祝活动。这真是愉快的一天。”
LIGO由两个激光干涉仪探测器组成——一个在华盛顿州,另一个在路易斯安那州,用于观察当引力波来临时产生的空间扭曲。探测器形状像巨大的 L,它们使用镜子将激光沿其垂直的四公里长的腿来回反射。极其精确的原子钟可以检测光线穿过腿所需时间的差异。如果一个波已经通过,在它周围扩张和收缩地球,腿的长度将不再完全相等,其中一个激光束将比另一个晚到一瞬间。
该实验始于 1960 年代,但花了数十年才达到测量激光束因引力波而显示的微小时滞所需的灵敏度。LIGO 科学家在 2015 年 9 月首次确认了信号,并在次年 2 月宣布了这一发现。目前在日本、印度和其他地方正在制定类似的探测器计划。
达特茅斯学院物理学和天文学教授罗伯特·考德威尔说:“这个奖项很重要,因为它有助于标志着物理学和天文学新时代的开始,在这个时代,我们有了一种新的工具来探测遥远的宇宙——使用引力波。” “事实上,那里存在一个由黑洞和其他奇异物体组成的“黑暗世界”,我们只能通过引力波才能进入。这真是太令人兴奋了——就像获得了一种新的感觉。”