物理系致力于改进引力波探测

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两颗中子星碰撞的艺术效果图。SU的研究人员正在努力改进先进的LIGO’s记录引力波的能力。(资料来源:NSF/LIGO/Sonoma州立大学/Aurore Simonnet)

1916年,阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论中首次预言了引力波的存在。快进到99年后的2015年,研究人员首次从物理上证实了两个相距近13亿光年的碰撞黑洞所产生的引力波。这一发现可能是人类最伟大的科学成就之一,是由美国国家科学基金会(NSF)的先进激光干涉引力波天文台(Advanced LIGO)实现的。

先进的激光干涉引力波探测器利用反光镜来探测由黑洞和中子星合并产生的引力波,但是反光镜表面的温度波动可以掩盖微弱的信号。为镜子找到更好的反射涂层可以防止这些波动,提高LIGO测量引力波的能力。

这就是文理学院(A&S)的物理系的用武之地。由于国家科学基金会的资助,物理系将在开发更好的引力波探测器方面发挥关键作用。该奖项专门资助购买和建造“低温弹性损耗测量仪器”,该仪器将测试不同涂层的镜子在大范围温度下的反应。领导这个项目的是A&amp的物理学教授斯蒂芬·鲍尔默,还有史蒂夫·佩恩,霍巴特和威廉·史密斯学院的联合首席研究员和副教授。

鲍尔默和他的学生将使用一种叫做低温恒温器的设备,在室温到绝对零度以上10度的范围内测试镀膜玻璃样品盘。低温恒温器是从雪城的Cryomech公司购买的,该公司的创始人威廉·e·吉福德(William E. Gifford) 1961年至1978年在雪城大学(Syracuse University)担任机械和航空航天工程教授。研究结果将有助于揭示哪些玻璃涂层可以改善激光干涉引力波探测。这项研究是LIGO涂层研究中心(CCR)的一部分,CCR是一个专门为重力波干涉仪寻找更好涂层的合作项目。

鲍尔默说:“这个装置将使锡拉丘兹大学在寻找和验证升级先进的LIGO和其他未来引力波探测器所需的涂层方面发挥更大的作用。”

通过探测和分析引力波所携带的信息,研究人员得以以一种前所未有的方式观察宇宙,这让天文学家和其他科学家首次看到了以前从未见过的现象,比如黑洞碰撞、中子星合并和恒星爆炸。通过物理系的教师和学生所做的研究,这种对未知事物的看法将变得更加清晰。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.syr.edu/blog/2020/02/06/physics-department-works-to-improve-gravitational-wave-detection/

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