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诺贝尔物理学奖花落引力波 授予韦斯等3名美国教授

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北京时间10月3日下午 5 点 45,诺贝尔委员会宣布,将2017年诺贝尔物理学奖授予

美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、加州理工学院教授巴里·巴里什(Barry C. Barish)和基普·索恩(Kip Stephen Thorne)。

这三人获奖是因为他们发起和领导了“激光干涉引力波天文台”(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)项目,并在将理论及实验物理学应用于宇宙研究领域做出了重大贡献。诺贝尔委员会表示:这是全新的、完全不同的事物,开启了未知世界。

大量发现等待着那些能够成功捕捉到这种波并且能解读其中信息的人。

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2016年2月11日,加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO研究人员宣布,他们

在2015年9月14日探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号。这是人类历史上第一次探测到引力波,证实了百年前爱因斯坦的预测。

在首次探测结果公布后,LIGO团队就成了诺奖最可能得主。但是2016年诺奖提名截止时间是1月31日,因此外界普遍猜测,诺奖花落LIGO可能要推迟到今年。

再上述三人中,韦斯最著名的贡献是其对宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background radiation)光谱的开拓性测量,发明了单芯片辅热测量计和激光干涉引力波探测器,以及作为宇宙背景探测器项目和激光干涉引力波天文台(LIGO)项目的联合创始人和领导人。

巴里什是一位已退休的著名物理学教授,在1994年~1997年之间曾经担任LIGO项目的首席科学家,并在1997年~2006年间担任LIGO项目主管一职。

索恩的研究重点是引力物理和天体物理学,并且侧重于相对论恒星、黑洞和引力波。20 世纪 60 年代末和 70 年代初,索恩的研究为相对论恒星脉动理论及其发出的引力波奠定了基础。

除了这三人以外,LIGO另一位创始人、苏格兰实验物理学家罗纳德·德雷弗(Ronald Drever),同样值得铭记。他对 LIGO 的实验设计做出了重要贡献,但已于今年3月9日辞世,享年 85岁。

引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论。时间和空间会在质量面前弯曲,时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动传播开来,这些振动就是引力波。

地球上随时随地都可能遭遇来自宇宙中各种源头的引力波:两个黑洞合并、中子星自转、超新星核塌缩等。然而,即使是像黑洞这样巨大质量的系统相互碰撞、合并,产生的引力波信号传递到地球上也是很微弱的。

就连爱因斯坦本人也想象不到,能通过怎样的方法探测到引力波。

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LIGO激光干涉引力波探测仪的基本思路是:两条长度相同的探测臂呈L型放置,在L中间的拐点处放置激光源,沿两条管子各发射一束激光,而在两臂的末端放置一面镜子来反射激光。在真空中,两条同时发射的光束应该同时返回中间拐点相逢,在干涉作用下,光束不会抵达光电探测器。但如果有引力波穿过探测仪,两条真空管中的空间会出现微小的拉伸与压缩,两条光束就会出现光程差,从而外泄到光电探测器上。

截至目前,LIGO已成功探测到4次引力波事件。最近的一次就发生在5天前。

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