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【引力波大会·问答视频】奖不是驱动研究的原因

墨子沙龙 墨子沙龙 2019-04-08

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Q1

To prof. Rainer Weiss:

►当您在《季度进展报告》提出探测引力波的设计时,有没有想过LIGO实验的成功,经过这么长时间,并且最终因第一次探测到引力波而获诺贝尔物理学奖?

►Rainer Weiss:我不想这么跟你说,但是,Barry已经略微提到过了,我们没考虑过诺贝尔奖。


我得告诉你,奖不是驱动研究的原因。


驱动我们研究的正如Barry所说:就是要喜欢做技术工作,喜欢你每天的工作。你喜欢制作电路,制作的设备要灵巧,如果不能用你就得修复它。这些工作就是很有意思。而且实际上还有学生们和你的想法一致,他们乐意跟你一起工作,因为他们做的事情有意思而高兴,这才是一直激励你的因素。


当然最后获得诺贝尔奖很好,这么说吧,诺贝尔奖就像蛋糕上撒上一层糖霜,但那并不是动力。


动力就是完成这项技术,这个过程很有趣,而且它必须有一个目标。当然在现实中,或许下一代人才能够运用这些想法探测到引力波,但很幸运,我们这一代人就探测到了。

Q2


►能否将波粒二象性应用到引力波上,也许就能找到引力波中的引力子,就像光中的光子一样?

►Kip Thorne:基本物理原理强有力地支持引力子的存在,也支持引力波在一定意义上通过引力子传播,方式和电磁波通过光子传播一样。但是,简单的计算表明,LIGO所发现的引力波包含的引力子数目巨大,而当大量的引力子共同产生引力波时,几乎不可能看到单个的引力子。


简单的计算也可以相当确定地显示,我们在这样的引力波中不可能观察到引力子,我不可能,你或者你的孩子们也不可能。就是因为引力子太多了,当有过多的引力子时,他们表现的就像波,而不是粒子。

Q3

To Professor Kip Thorne:

►听您说引力波和电磁波的不同,在于引力波很少能被吸收或者散射,您认为(引力波)是宇宙中更好的信息载体吗?

►Kip Thorne:在致密的物质中引力波当然是更好的信息载体,但要从中提取出信息也难得多,因为探测引力波太难了。可以想象,或许1000年后人类可能用它通信,但如果是我,或者换做其他生命体,这将是我用来通信的最后选择。除非传播途径有太多物质以致只有引力波能够穿过,只有这时才会用这种非常难以探测的波。


Q4


暗物质有没有可能产生引力波,或者有没有可能用引力波探测器探测暗物质甚至暗能量?

►Rainer Weiss:引力波和暗物质没什么神秘的,如果暗物质如人们认为那样确实存在,如果它质量巨大并且做加速运动,就会产生引力波,毫无疑问会的。我想说,有人考虑观测低频率的引力波背景,特别是每一代引力波探测器,都会尝试寻找其中的某些随机背景噪声,很可能可以通过频率确定它的来源,但那可能是某些暗物质的引力波,没理由做加速运动的暗物质不产生引力波。


Q5


►中国现在也有引力波探测计划,但主要考虑在空间做实验,空间引力波实验和地面研究相比是否有一些优势?

►Rainer Weiss:好的,我先来回答,有很多种方案。Kip谈到的LISA计划,由空间中边长五百万千米的等边三角形构成,对周期几小时到分钟量级频段的引力波探测非常有效,还有其他的方案。

 

比如一个实验方案也用空间中的三角探测器,但是以地球为中心,日本有一个正在考量中的DECIGO,就是一种以地球为中心的引力波探测器,它的基线更小,只有几百到几千千米,用它可以探测LISA和地面探测器探测范围之间的引力波信号,即周期在几分钟到几秒钟之间的信号,这取决于探测器的长度。

 

这样就可以在地面上寻找一些看起来更像牛顿物理学的事件,比如Barry展示的黑洞,意思是它们仍然产生非常漂亮的几乎完全正弦的波,假如用空间-空间天线,LISA是这样的,DECIGO更是这样的探测器,就可以精确预测两个黑洞什么时候相互碰撞,这就使得地面上的天文学家,可以用30米的大望远镜,在正确的位置准时等待它们碰撞,并且观测黑洞碰撞是否会有电磁信号,这种观测的开展可能就是空-空天线探测器的一种应用方式。

 

►Kip Thorne:非常重要的一点是,在这个频段、这种波长的引力波不能像天文学一样在地面探测,这种波长的波必须到空间中探测,比如你想探测周期小于1秒或者三分之一秒的波的话,必须要到太空。


Q6


►做项目需要很长时间也很困难,三位教授,你们有没有想过放弃实验?

►三位教授:没有。


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