科学家发现了一种惊人地简单的检测引力波的方法,几乎难以置信。
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新型引力波探测方法
斯德哥尔摩大学、Nordita 和图宾根大学的科学家提出了一种完全不同的引力波检测方式。与其在千米级干涉仪中测量光波长的振荡,他们计划记录原子发射光子的颜色变化。
为什么重要
* 现有探测器
LIGO、Virgo 和 KAGRA 使用约三公里臂长的镜面。因此它们对高频波敏感,能够捕捉小黑洞和中子星碰撞产生的信号。
* 低频事件
超大质量黑洞合并会产生周期达数年的引力波。要探测这些,需要相距数百至数千公里的镜面——这只能在太空实现(计划于2030年底完成)。
* 紧凑替代方案
瑞士科学家提出了一种理论,可制造便携式探测器来捕捉此类事件。这将大幅简化并加速其建设。
新思路工作原理
1. 量子场调制——通过的引力波轻微改变原子周围电磁场的相位。
2. 自发辐射——原子吸收能量,跃迁到激发态,然后在一段时间后回到基态,释放光子。
3. 光子频移——调制导致发射光子的频率(颜色)略有偏移。这种偏移取决于光子的传播方向。
迄今为止未观测到此类效应,因为引力波不影响自发辐射的强度;亮度保持不变。然而,光谱特性会随波的强度和方向变化——这一点已在理论上得到证实。
技术实现
* 原子钟——新探测器将使用超稳定的原子钟,基于极冷原子。
* 事件持续时间——这些时钟能跟踪长达数年的过程,非常适合观测超大质量黑洞合并。
* 优势——紧凑且比巨型太空激光干涉仪更快部署。
下一步
科学家强调需要对噪声进行细致分析,但初步评估看起来很有前景。如果理论得到验证,将出现便携式设备,开启此前无法观测的新引力波类别。
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