世界上最大的引力波天文台将光压缩到量子极限,用来探测提高精度
来自星星的小胖子
2023-10-26 15:20:28
0

原标题:世界上最大的引力波天文台将光压缩到量子极限,用来探测提高精度

引力波是什么?它们是由太空中运动的质量物体产生的时空波纹,就像水中扔石头一样。引力波的概念最早是由法国物理学家 昂利·庞加莱 在1905年提出的,但他没有给出具体的数学描述。1916年, 阿尔伯特·爱因斯坦 基于 广义相对论 给出了引力波的理论预测,并计算出它们的性质和传播方式1。引力波具有非常重要的意义,因为它们可以让我们探测到一些电磁波无法观测到的天文现象,比如黑洞、中子星、超新星等。2016年2月11日,人类历史上第一次直接探测到引力波,其源自于两个黑洞在合并时产生。

那么,科学家们是怎么探测引力波的呢?他们使用了一个叫做激光干涉仪重力波观测台(LIGO)的装置。LIGO由两个巨大的L形探测器组成,每个探测器有两条长达4公里的手臂,里面有两束相同的激光。当引力波穿过地球时,它们会扭曲时空,导致探测器中一个手臂的激光被压缩,另一个手臂的激光被拉伸。这样就会造成两束激光到达探测器的相对路径长度发生微小的变化。通过测量这种变化,科学家们就能知道引力波的存在和特征。

不过,要探测到引力波并不容易。因为它们造成的时空扭曲非常微弱,通常只有一个原子核大小的千分之一。所以,LIGO必须非常敏感,才能区分出真正的信号和其他干扰。但是,这也带来了一个问题:量子噪声。量子噪声是由亚原子粒子自发地相互作用产生的随机现象,它会影响激光光的性质,比如功率和频率。高频噪声来自于不断出现和消失的微小粒子。低频噪声来自于反射光粒子撞击镜子而产生的震动。这两种噪声都限制了LIGO能够探测到的引力波的数量和类型。

为了解决这个问题,物理学家们想出了一个巧妙的办法:利用海德堡不确定性原理。这个原理说,我们不能同时准确地知道一个粒子的两个物理性质,比如位置和速度。这意味着,在测量激光光时,我们必须在功率和频率之间做出权衡。但这也意味着,我们可以通过牺牲一个性质来增强另一个性质。物理学家们利用一种特殊的晶体,把单个光子或光包分裂成两个纠缠的光子,并对它们进行调节,使得它们背后的不确定度可以按需“压缩”。这就是所谓的“挤压”技术。

最近,世界上最大的引力波天文台(LIGO和Virgo) 的科学家们创造了一种新型的挤压技术:频率依赖型挤压。这种技术可以根据不同频率对激光光进行不同程度的挤压。在低频下,挤压功率可以减少镜子震动的影响。在高频下,挤压频率可以让信号比量子扰动更明显。这样,就可以同时降低高频和低频的噪声,提高探测器的灵敏度。这种技术有点像捏气球。就像在一端捏住一个气球可以让另一端变得更大一样,我们可以用更大的确定性捏住一个光的性质,来把不确定性转移到另一个性质上。

“其实,我们做的是非常酷的量子实验,但真正的目的是,这是提高LIGO灵敏度的最简单的方法,”这项研究的合著者之一,麻省理工学院的研究生Dhruva甘帕西说。“否则,我们就得加强激光器,但激光器也有它自己的问题,或者我们就得增加镜子的尺寸,但那会很贵。”

通过使用频率依赖型挤压技术,科学家们希望能够探测到更多和更远的引力波事件,比如中子星和黑洞的碰撞。这些事件不仅能揭示宇宙的奥秘,还能验证爱因斯坦的广义相对论。这是一项具有划时代意义的天文学工作。

相关内容

热门资讯

新牛魔王大厅怎么买房卡朱雀大厅... 新牛魔王大厅怎么买房卡朱雀大厅拼三张房卡购买咨询房/卡添加微信:474330444据参考消息援引自韩...
新悟空大厅怎么买房卡新全游房卡... 牛牛是一款非常受欢迎的棋牌游戏,咨询房/卡添加微信:474330444许多玩家在游戏中会购买房卡来享...
正版新大圣大厅平台房卡怎么购买... 正版新大圣大厅平台房卡怎么购买新金龙大厅牛牛房卡咨询房/卡添加微信:474330444据参考消息援引...
官方新海贝大厅怎么买房卡微信怎... 官方新海贝大厅怎么买房卡微信怎么充值金花房卡【无需打开直接搜索微信;【474330444】 操作使用...
道游金花房卡购买联系方式拼三张... HfHt虽然距离传感器的位置改变,不过对于iPhone15系列手机来说灵动岛几乎没有变化,这种调整对...
正版新版悟空大厅怎么买房卡(新... 10月19日消息,“双11”电商大促来临之际,咨询房/卡添加微信:474330444哔哩哔哩(以下简...
正版新大圣大厅怎么买房卡卡卡大... 正版新大圣大厅怎么买房卡卡卡大厅房卡(今日/知乎)无需打开直接搜索微信【474330444】据卫健委...
正版飞鹰互娱大厅怎么买房卡新天... 正版飞鹰互娱大厅怎么买房卡新天地大厅房卡怎么购买 无需点开直接加微【474330444】援引自韩国《...
新火牛大厅怎么买房卡蜜瓜大厅拼... 新火牛大厅怎么买房卡蜜瓜大厅拼三张房卡怎么搞是一款非常受欢迎的游戏,咨询房/卡添加微信:474330...
新悠悠大厅平台房卡怎么购买金花... vy苹果手机目前发展的情况并不是特别好,一方面是有消息称iOS16可能不会带来特别多的改变,另一方面...
功夫熊猫大厅怎么买房卡清欢游大... 10月19日消息,“双11”电商大促来临之际,咨询房/卡添加微信:474330444哔哩哔哩(以下简...
新道游大厅怎么买房卡牛牛卖房卡... 新道游大厅怎么买房卡牛牛卖房卡多少钱一张加:微(474330444)炸 金 花链接房卡链接—房卡获取...
功夫熊猫大厅怎么买房卡(西西大... 功夫熊猫大厅怎么买房卡(西西大厅房卡链接怎么弄)是一款非常受欢迎的游戏,咨询房/卡添加微信:4743...
新神兽金花房卡购买渠道金花房卡... 说对14系列不满意的朋友来说,是完全足够用的无需打开直接搜索微信:474330444 其支持6倍光学...
新道游大厅拼三张房卡人皇大厅房... 说对14系列不满意的朋友来说,是完全足够用的无需打开直接搜索微信:474330444 其支持6倍光学...
正版新猴王大厅怎么买房卡新东游... 正版新猴王大厅怎么买房卡新东游大厅房卡怎么购买加:微(474330444)炸 金 花链接房卡链接—房...
正版官方新大圣大厅怎么买房卡开... 正版官方新大圣大厅怎么买房卡开牛牛群房卡要怎么买【无需打开直接搜索微信;【474330444】 操作...
正版道游金花房卡购买联系方式新... HfHt虽然距离传感器的位置改变,不过对于iPhone15系列手机来说灵动岛几乎没有变化,这种调整对...
新神兽金花房卡购买联系方式悠悠... 牛牛是一款非常受欢迎的棋牌游戏,咨询房/卡添加微信:474330444许多玩家在游戏中会购买房卡来享...
正版新速度大厅怎么买房卡毛豆平... 正版新速度大厅怎么买房卡毛豆平台房卡在哪买 炸金花房卡购买加:微(474330444)炸 金花链接...