(1)1915年:論證引力的本質(zhì) 愛因斯坦發(fā)表廣義相對論論文,論證了引力的本質(zhì)是:時空幾何在物質(zhì)影響下的彎曲。 (2)1916年:提出引力波 愛因斯坦在廣義相對論的框架內(nèi)又發(fā)表論文論證,引力的作用以波動的形式傳播,這就是引力波。 (3)1965年:首個引力波探測器 馬里蘭大學(xué)的物理學(xué)家韋伯在世界上首次設(shè)計出共振型引力波探測器。該探測器由多層鋁筒構(gòu)成,直徑1米,長2米,質(zhì)量約1000千克,用細(xì)絲懸掛起來。當(dāng)引力波經(jīng)過圓柱時,圓柱會發(fā)生共振,進(jìn)而可以通過安裝在圓柱周圍的壓電傳感器檢測到。 (4)1968年:無法重復(fù)的引力波探測結(jié)果 韋伯宣稱他探測到了引力波,立刻引起了學(xué)界的轟動,但是后來的重復(fù)實(shí)驗(yàn)都一無所獲。 (5)1970年:激光干涉方法探測引力波 20世紀(jì)70年代,加州理工學(xué)院的物理學(xué)家萊納·魏斯等人開始考慮使用激光干涉方法探測引力波。但引力波的探測對儀器的靈敏度要求非常高,要能夠在1000米的距離上感知10的-18米的變化,相當(dāng)于質(zhì)子直徑的千分之一才有可能。直到20世紀(jì)90年代,如此高靈敏度所需的技術(shù)條件才逐漸趨于成熟。 (6)1974年—1980年:引力波存在的間接證據(jù) 美國物理學(xué)家家泰勒和赫爾斯利用射電望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)了由兩顆質(zhì)量大致與太陽相當(dāng)?shù)闹凶有墙M成的相互旋繞的雙星系統(tǒng)。由根據(jù)廣義相對論,當(dāng)兩個致密星體近距離彼此繞旋時,該體系會產(chǎn)生引力輻射。輻射出的引力波帶走能量,所以系統(tǒng)總能量會越來越少,軌道半徑和周期也會變短。他們觀測結(jié)果精確地按廣義相對論所預(yù)測的那樣:周期變化率為每年減少76.5微秒,半長軸每年縮短3.5米。這是人類第一次得到引力波存在的間接證據(jù),是對廣義相對論引力理論的一項(xiàng)重要驗(yàn)證。泰勒和赫爾斯因此榮獲1993年諾貝爾物理學(xué)獎。 (7)1991—1999年:建成引力波天文臺 1991年,麻省理工學(xué)院與加州理工學(xué)院在美國國家科學(xué)基金會(NSF)的資助下,開始聯(lián)合建設(shè)“激光干涉引力波天文臺”(LIGO)。1999年11月建成,耗資3.65億美元。 (8)2005年—2007年:升級版LIGO未能探測到引力波 LIGO進(jìn)行升級改造,包括采用更高功率的激光器、進(jìn)一步減少振動等。升級后的LIGO被稱為“增強(qiáng)LIGO”。2009年7月,增強(qiáng)LIGO開始運(yùn)行直到2010年10月結(jié)束。但未能探測到引力波存在的可靠證據(jù)。
(9)2015年:最新版LIGO上線 最新的激光干涉引力波天文臺(LIGO)正式上線。理論上,該天文臺可以探測到3億光年遠(yuǎn)的引力波事件。 (10)2016年:引力波存在的直接證據(jù) 2月11日,加州理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院以及“激光干涉引力波天文臺(LIGO)”的研究人員當(dāng)天在華盛頓舉行記者會,他們探測到引力波存在的直接證據(jù)。科學(xué)家探測到的是由黑洞合并產(chǎn)生的一個時間極短的引力波信號,持續(xù)不到1秒。它經(jīng)過13億年的漫長旅行,于2015年9月14日抵達(dá)地球,被剛改造升級的LIGO的兩個探測器以7毫秒的時間差先后捕捉到。 |
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