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引力波是如何探測(cè)
引力波是如何探測(cè)的?
現(xiàn)代物理學(xué)已經(jīng)預(yù)見(jiàn)到有“引力波”的存在，而且在天文觀測(cè)上已間接得到證實(shí)，然而欲直接測(cè)到它，確實(shí)不是輕而易舉的。
早在1916年，愛(ài)因斯坦就提出了旋轉(zhuǎn)棒方案，若使用這一方案，即用一條長(zhǎng)20米、重500噸的鋼棒，以極限速度繞律中心旋轉(zhuǎn)，所輻射出來(lái)的引力波還遠(yuǎn)未達(dá)到一億億分之一瓦，其輻射功率就目前技術(shù)水平還不可能探測(cè)到。此外，還有一些科學(xué)家提出了很多其它設(shè)計(jì)并進(jìn)行了試驗(yàn)，但都達(dá)不到要求。當(dāng)然，隨著研究的進(jìn)展，我們相信總有一天能達(dá)到這一突破。
為了測(cè)出引力波并弄清它的性質(zhì)，從而控制它、利用它，物理學(xué)家們一方面研究新的探測(cè)方法和提高探測(cè)儀器的靈敏度，同時(shí)
因此，當(dāng)孕婦發(fā)覺(jué)已超過(guò)預(yù)產(chǎn)期時(shí)，應(yīng)到醫(yī)院檢查，加強(qiáng)圍產(chǎn)期的醫(yī)療監(jiān)護(hù)，通過(guò)對(duì)胎兒成熟度的預(yù)測(cè)，決定應(yīng)該采用的措施，以保證母嬰的安全。在尋找能輻射大功率引力波的對(duì)象。因此，他們自然地想到了天體。在無(wú)窮無(wú)盡的宇宙中有極多大質(zhì)量的天體，已知有如下天體及物理過(guò)程可輻射大能量的引力波：雙星系統(tǒng)，中子星的自轉(zhuǎn)，星系的非球?qū)ΨQ(chēng)爆炸，黑洞的形成和碰撞，物質(zhì)落入黑洞，超新星爆發(fā)，星際物質(zhì)庫(kù)侖散射，引力背景輻射等等。如獅子座UV雙星，它所輻射的引力波能量就達(dá)600萬(wàn)億億瓦之巨，但該星距離地球有220光年，因而到達(dá)地球的能量，每平方厘米就只有一千億分之一瓦了。雖然很弱，但經(jīng)過(guò)努力還是可以測(cè)到。最近對(duì)雙星引力輻射阻尼的觀測(cè)，已間接證實(shí)了引力波的存在，所以對(duì)雙星引力波輻射的直接測(cè)量將有可能實(shí)現(xiàn)。
引力波探測(cè)方法很多，目前國(guó)內(nèi)外常用的方法是，用一根損耗較少的物體(一般是合金銘，最近有些國(guó)家用藍(lán)寶石單晶，硅單晶，鈮等)作天線，當(dāng)引力波到達(dá)時(shí)，引力波與天線相互作用使天線發(fā)生振動(dòng)，然后把天線的振動(dòng)測(cè)出來(lái)就成了。然而一條重1.5噸、150厘米、直徑約66厘米的鋁律，最強(qiáng)的天體源的引力波，也只能引起它一萬(wàn)億億分之一厘米振幅的振動(dòng)。要把這樣的振動(dòng)測(cè)出來(lái)，可想而知是一件極為困難的事。因此，對(duì)引力波進(jìn)行探測(cè)，就需要一系列特殊精密的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和裝置。
如：(l)要有一個(gè)大的真實(shí)設(shè)備，以進(jìn)行聲學(xué)隔離;(2)要有一套高度減振、減沖擊的裝置;(3)要精密恒溫;(4)要對(duì)電磁幅射、宇宙線、地震、重力加速度。固體潮、地傾、地磁、供電線路等進(jìn)行嚴(yán)格的綜合監(jiān)視記錄，以排除干擾;(5)盡管采取了嚴(yán)格的措施，仍然不能絕對(duì)避免某些干擾信號(hào)漏進(jìn)來(lái)，為此就要進(jìn)行符合測(cè)量(即通過(guò)相隔很遠(yuǎn)的兩個(gè)同樣探測(cè)器之間的信號(hào)進(jìn)行符合測(cè)量);(6)要有高質(zhì)量的能量轉(zhuǎn)換裝置，以便更有效地把天線振動(dòng)變成電訊號(hào);(7)要將天線降溫到-273℃左右，即接近絕對(duì)零度;(8)采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菕焯炀�，以減少無(wú)線的損耗(目前國(guó)外多用低溫超導(dǎo)懸浮的方法);(9)由于訊號(hào)比噪聲小很多，故要有一套特殊的訊噪分離技術(shù)。[-(@_@)-]
由此可見(jiàn)，引力波的研究是一項(xiàng)相當(dāng)規(guī)模、復(fù)雜而精密的工作。目前，國(guó)外有些實(shí)驗(yàn)室的探測(cè)儀器，已能測(cè)出十億億分之一厘米振幅的振動(dòng)，可見(jiàn)再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力，將有可能把引力波直接測(cè)出來(lái)。屆時(shí)將是一項(xiàng)驚人的突破。
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