一、引力波探測(cè)的主要背景

引力波是愛(ài)因斯坦和其他物理學(xué)家提出的關(guān)于廣義相對(duì)論的四大預(yù)言之一" 未來(lái)在引力波探測(cè)的研究中所獲得的突破" 將可能比其他預(yù)言產(chǎn)生更為巨大而深遠(yuǎn)的影響"甚至大大促進(jìn)人類文明的進(jìn)程# "$"% 年愛(ài)因斯坦發(fā)表了他的廣義相對(duì)論"并在該理論的基礎(chǔ)上預(yù)言了引力波的存在$到目前為止"廣義相對(duì)論一些重大預(yù)言都被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了" 它們包括水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)%光線在引力場(chǎng)中的彎曲!光譜線在引力場(chǎng)中的頻移" 以及由此而延伸的關(guān)于雷達(dá)回波的延遲等$這些成果又進(jìn)一步推進(jìn)了相對(duì)論在天文觀測(cè)!相對(duì)論天體物理!宇宙學(xué)甚至高能物理和廣義相對(duì)論的交叉領(lǐng)域等方面的應(yīng)用$ 此外"廣義相對(duì)論還預(yù)言了黑洞的存在" 隨著近些年來(lái)科學(xué)技術(shù)和觀測(cè)手段的迅速發(fā)展" 黑洞的存在及其物理效應(yīng)也在多方面露出端倪$ 而引力波至今還沒(méi)有獲得直接探測(cè)的認(rèn)證" 除了對(duì)脈沖雙星輻射阻尼提供了引力波存在的一個(gè)間接證據(jù)外 &該成果獲得了 "$$) 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)’"引力波的直接檢驗(yàn)可以說(shuō)還沒(méi)有獲得真正的突破$ 廣義相對(duì)論的其他驗(yàn)證" 可以說(shuō)大多數(shù)是在靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)的$ 當(dāng)然"由于愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程的高度非線性特征"在強(qiáng)引力場(chǎng)的情況下"即使是在靜態(tài)引力場(chǎng)"也是非線性引力效應(yīng)$ 而引力波則是一個(gè)非靜態(tài)的引力效應(yīng)" 而強(qiáng)引力輻射既是非靜態(tài)又是非線性的引力效應(yīng)" 加之引力作用的微弱性和不可屏蔽性" 這無(wú)論在理論上還是在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)上都帶來(lái)了很大的困難$ 因此"人們對(duì)引力波的研究經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)而艱苦的過(guò)程$ 上個(gè)世紀(jì) +#,%# 年代" 由于關(guān)于引力波的一系列重大理論問(wèn)題的相繼解決" 使得引力波的存在已在物理學(xué)界形成了共識(shí)$ 由此才使對(duì)引力波的探測(cè)從純粹的理論研究開(kāi)始步入實(shí)驗(yàn)觀測(cè)階段$

二、引力波源和引力波探測(cè)的現(xiàn)狀

理論研究表明"引力波是橫波"以光速傳播$ 由于它的高度非線性"它不具有像電磁波%機(jī)械波的反射%干涉%衍射等性質(zhì)"也不滿足疊加原理$它的作用qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
!" 卷!期#總"##期$qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
截面非常小"穿透能力非常強(qiáng)$ 它能穿越時(shí)空穿透地球$ 因此它能攜帶古老而遙qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
遠(yuǎn)的信息"但它又是非常微弱的$因而探測(cè)引力波首先必須對(duì)引力波源進(jìn)行分析$許多科學(xué)家對(duì)引力波進(jìn)行了富有成效的理論考察"迄今為止"認(rèn)為可能的引力波源可分為兩大類" 天體引力波源和實(shí)驗(yàn)室&人工’引力波源$ 前者包括三類(連續(xù)源%爆炸源和隨機(jī)源- 實(shí)驗(yàn)室引力波源雖然早在上世紀(jì) %# 年代曾被韋伯&./0/1’提出"但直至近幾年來(lái)"由于相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展" 才導(dǎo)致它又成為理論和實(shí)驗(yàn)研究的熱點(diǎn)在 "$"2 年"即在建立引力場(chǎng)方程不久"愛(ài)因斯坦就得到了引力場(chǎng)方程的近似波動(dòng)解" 從而在理論上預(yù)言了引力波的存在# 而具有周期性變化質(zhì)量四極矩的物質(zhì)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出連續(xù)引力波# 宇宙中質(zhì)量四極矩會(huì)產(chǎn)生周期性變化的天體有雙星系統(tǒng)% 旋轉(zhuǎn)致密星體%非徑向?qū)ΨQ振動(dòng)的致密星體#在眾多的天體連續(xù)引力波源中" 雙星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是最為穩(wěn)定的#雙星引力輻射使雙星系統(tǒng)的引力能量減少"結(jié)果是軌道周期%長(zhǎng)半軸和偏心率均變小#由此可以很容易測(cè)出軌道周期及其他一些運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)# 這些參數(shù)除了用作天體物理學(xué)研究以外" 還可以用作廣義相對(duì)論引力輻射性質(zhì)的間接檢測(cè)#qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
旋轉(zhuǎn)致密星體是另一類相當(dāng)確定的連續(xù)引力波源#具有非軸對(duì)稱質(zhì)量分布的天體旋轉(zhuǎn)時(shí)"就有引力輻射# 由于引力輻射和無(wú)量綱振幅正比于星體自旋頻率的平方" 尋找高速旋轉(zhuǎn)的致密星體無(wú)疑對(duì)引力波探測(cè)研究是有利的# 估計(jì)旋轉(zhuǎn)致密星體的引力輻射強(qiáng)度的結(jié)果往往帶有一定的主觀隨意性" 這些主觀隨意性"一是來(lái)自計(jì)算所采用的物理模型"二是來(lái)自旋轉(zhuǎn)星體橢圓率的估計(jì)#qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
此外" 星體的非球?qū)ΨQ振幅也會(huì)輻射連續(xù)引力波" 比如太陽(yáng)就有各種不同類型的非球?qū)ΨQ振動(dòng)模式#理論上"這種非球?qū)ΨQ振動(dòng)模式對(duì)于其他致密星體也應(yīng)該存在! 但由于我們對(duì)致密星體振動(dòng)了解甚少" 目前還難以對(duì)它們引力輻射的性質(zhì)做出合理的估計(jì)!與天體連續(xù)引力波源相反"具有非周期性變化質(zhì)量四極矩的物質(zhì)系統(tǒng)會(huì)發(fā)射非連續(xù)引力波" 即爆發(fā)引力波"或稱脈沖引力波!宇宙中會(huì)產(chǎn)生這種非周期性變化質(zhì)量四極矩的天體事件有超新星爆發(fā)和坍縮#球狀星團(tuán)內(nèi)黑洞的生成#星系核和類星體內(nèi)黑洞和生成#致密雙星坍縮#星體被黑洞俘獲#中子星星核振動(dòng)等! 這些天體物理事件稱為天體爆發(fā)引力波源!qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
天體爆發(fā)引力波源出現(xiàn)的時(shí)間# 出現(xiàn)的方位有很大的隨機(jī)性" 它的運(yùn)動(dòng)的方式和持續(xù)時(shí)間彼此之間存在著很大的差異! 由于這些爆發(fā)事件幾乎都是一次性的"不會(huì)重復(fù)出現(xiàn)"使得我們難以對(duì)這些事件有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)!qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
對(duì)天體爆發(fā)引力波源的分析大多基于一些基本的理論模型! 這些理論的假設(shè)一般包括引力輻射總能量和假設(shè)#引力輻射功率的假設(shè)"以及爆發(fā)時(shí)間的假設(shè)等!qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
與天體連續(xù)引力波源相比" 天體爆發(fā)引力波源的出現(xiàn)有很大的隨機(jī)性" 對(duì)它們輻射性質(zhì)的分析亦有很大的主觀隨意性! 這種主觀隨意性主要表現(xiàn)在物理模型的建立" 對(duì)引力輻射功率譜的假設(shè)和轉(zhuǎn)化因子的估計(jì)上! 因此"隨著人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的深入" 關(guān)于天體爆發(fā)引力波源的某些結(jié)論可能會(huì)被不斷地修正!qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
除了在銀河系的星系中的個(gè)別天體引力波源" 包括比較確定的天體連續(xù)引力波源和在時(shí)間和方位上都具有隨機(jī)性的天體爆發(fā)引力波源已被研究得較為清楚外"在全宇宙中還有大量的引力波源! 這些引力波源由于數(shù)量巨大" 在全天區(qū)的徑向分布和角向分布都十分分散" 難以對(duì)它們各自的引力輻射性質(zhì)加以區(qū)分和估計(jì)! 這些天體引力波源輻射的連續(xù)引力波和爆發(fā)性引力波相互疊加形成了一種隨機(jī)背景引力輻射! 形成這種隨機(jī)背景引力輻射的主要機(jī)制有兩種! 一是數(shù)量龐大的密集雙星系統(tǒng)輻射的連續(xù)引力波$ 另一種主要機(jī)制是黑洞形成前期的引力波! 針對(duì)大爆炸宇宙模型中的均勻性#視界困難"以及大爆炸理論本身不能解決時(shí)空爆炸的奇點(diǎn)的起源問(wèn)題" 科學(xué)家們分別 !"#!#!"$% 和 !"$& 年提出了暴脹宇宙模型# 暴脹宇宙模型修正方案和混沌暴脹宇宙模型! 按照這qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
’?’qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
種模型"當(dāng)宇宙處于 ’(^)*+,’(^)*% 秒間"宇宙經(jīng)歷過(guò)一個(gè)急劇的膨脹階段! 在這段時(shí)間內(nèi)"宇宙的尺度增長(zhǎng)了 ’(⁺⁽,’(^-( 個(gè)數(shù)量級(jí)! 近年來(lái)"人們運(yùn)用精質(zhì)暴脹宇宙模型對(duì)天文觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明"在 ’(^"./ 頻段附近應(yīng)有一個(gè)對(duì)應(yīng)宇宙急劇膨脹階段的遺跡引力波%01234 567839793:;72 <781=&峰值區(qū)! 如果理論分析正確" 在引力背景輻射中就應(yīng)該包括這一部分! 很長(zhǎng)一段時(shí)間"人們認(rèn)為幾乎不可能在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生引力波! 直到現(xiàn)在"雖然沒(méi)有能夠在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生可供觀測(cè)的引力波" 但理論研究卻是熱點(diǎn)!qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
其次"在引力波探測(cè)方面"也有一大批人為之付出了艱辛的努力" 并取得了豐碩的成果" 到現(xiàn)在為止"可能的探測(cè)方法可分為三種!qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
第一種是利用引力波的潮汐效應(yīng)" 即在引力波作用下兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的距離會(huì)發(fā)生微小變化! 例如利用引力波天線或利用激光測(cè)量?jī)蓚€(gè)質(zhì)點(diǎn)之間距離的變化!實(shí)驗(yàn)上探測(cè)引力波的先驅(qū)工作"是美國(guó)馬里蘭大學(xué)韋伯在實(shí)驗(yàn)室建成的第一個(gè)引力波探測(cè)器! 它是一個(gè)重 ’>? 噸的鋁棒! 引力波使鋁捧同期性的伸長(zhǎng)縮短" 固定在捧上的壓電晶體將記錄下這種振動(dòng)! 人們從引力波的潮汐效應(yīng)計(jì)算出它在該探測(cè)器上引起的應(yīng)變"在原則上是可以被探測(cè)的! ’"@" 年韋伯公布了他們研究小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)" 并宣稱探測(cè)到了振幅達(dá) A!’(^)’+ 的在 B./ 頻帶的引力波! 但韋伯的研究結(jié)果始終未能被重復(fù)驗(yàn)證" 后來(lái)其他一些精度遠(yuǎn)高于韋伯棒的實(shí)驗(yàn)小組均未發(fā)現(xiàn)韋伯宣稱的引力波信號(hào)" 而且還由于找不到合適的理論模型來(lái)解釋韋伯的結(jié)果"所以科學(xué)家一般認(rèn)為"韋伯得到的信號(hào)并非來(lái)自宇宙的引力波"而僅是噪聲而已!盡管如此" 韋伯的工作卻成了世界各地開(kāi)展引力波探測(cè)工作的先導(dǎo)! C( 年代以后"世界各地 ’( 多個(gè)小組開(kāi)展了這方面的工作" 除了按照韋伯棒原形而改進(jìn)的低溫引力波天線外" 還有大型的激光干涉引力波觀測(cè)站"以及擬議中的空間激光干涉引力波觀測(cè)站"它們?cè)跈z測(cè)精度上所達(dá)到的先進(jìn)水平已得到人們的公認(rèn)!激光干涉引力波探測(cè)器的基本原理"即人們熟悉的邁克爾遜%D34A12=:;&干涉儀"但其臂長(zhǎng)要長(zhǎng)得多!而且采用了激光技術(shù)和多次反應(yīng)效應(yīng)"這樣使兩個(gè)臂長(zhǎng)的相干光合成后的干涉條紋顯示的檢測(cè)精度"遠(yuǎn)高于通常的邁克爾遜干涉儀!在引力波的作用下" 光電轉(zhuǎn)換器接收到的從兩個(gè)光臂上來(lái)的光束的現(xiàn)代物理知識(shí)位相差就會(huì)變化!其臂長(zhǎng)越長(zhǎng)!能探測(cè)到的相位差就越大"qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
目前世界上正在運(yùn)行的激光干涉引力波觀測(cè)站有#美國(guó)路易斯安那州利文斯敦的一臺(tái)!其臂長(zhǎng)為 ! 千米"另外為美國(guó)華盛頓州的兩臺(tái)!其臂長(zhǎng)分別為 ! 千米和 $ 千米! 它們的英文名字為 %&’(! 即 %)*+, &-.+,/+,01+.+, ’,)23.).30-)4 5)2+ (6*+,2)% .0,7 的縮寫"其峰值靈敏度為 8&"#^9$8$":#;<%& 法國(guó)和意大利在比薩建立臂長(zhǎng)為 8 千米的激光干涉引力波天線 $簡(jiǎn)稱為 =&>’(%! 其峰值為 "#^9$$ $?##;<%& 德國(guó)和英國(guó)在漢諾威建成的臂長(zhǎng)為 @## 米的激光干涉引力波天線 $簡(jiǎn)稱為 ’A(@##%!由于采用了最為先進(jìn)的干涉儀! 盡管其臂長(zhǎng)小于 %&’( 和 =&>’(! 但其峰值靈敏度仍可達(dá) :&"#^9$8 $@##;<%&日本東京大學(xué)所建成的臂長(zhǎng)為 8## 米的激光干涉引力波天線!簡(jiǎn)稱為 BCDC8##E由于采用了低溫技術(shù)! 其峰值靈敏度為 ?&"#^9$" $F##9 "###;<%& 事實(shí)上!由于激光干涉儀的兩臂中的相干光來(lái)回反射! 因而其有效臂長(zhǎng)比其幾何尺度大得多& 例如!在 %&’( 的每一條光臂中的激光束要來(lái)回反射 "## 次左右! 從而使其有效臂長(zhǎng)延伸到 !## 千米左右& 為了避免地面探測(cè)中所遇到的地面振動(dòng)噪聲’ 電磁噪聲以及地球本身引力場(chǎng)和引力梯度的影響! 并期望探測(cè)宇宙中可能存在的大量的低頻引力波(其頻率成分在 ";< 以下%!美國(guó)航天局(GCHC%和歐洲空間局(AHC%已計(jì)劃在 $#"" 年發(fā)射 8 顆攜帶激光的衛(wèi)星!這些衛(wèi)星將構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為 ?## 萬(wàn)千米(相當(dāng)于地月距離 "# 倍以上%的等邊三角形!探測(cè)頻帶主要在 "#^9!;< 范圍的低頻引力波& 這實(shí)際上是一個(gè)臂長(zhǎng)為 ?## 萬(wàn)千米的激光干涉儀! 這就形成了一個(gè)空間干涉的天線陣列!因其靈敏度也將提高許多倍)這稱為激光干涉空間引力波天線(%)*+, &-.+,/+,01+.+, HI)J+ C-.+--)!其縮寫為 %&HC%& 由于 %&HC 處在一個(gè)高真空而遠(yuǎn)離地球的環(huán)境! 因而它避免了由于地球的多種環(huán)境噪聲所造成的影響& %&HC 最可能探測(cè)到的將是星系中質(zhì)量極大(相當(dāng)于 "## 萬(wàn)甚至 "# 億個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量% 的黑洞相互旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的低頻引力波& 此外!我國(guó)目前已在醞釀的 CHB>(K(意指用光學(xué)裝置進(jìn)行相對(duì)論天體動(dòng)力學(xué)的空間檢測(cè)%計(jì)劃&也是一個(gè)小型的空間激光干涉引力波探測(cè)方案! 其探測(cè)頻率為 "#^9@L"#⁹⁸;< 的低頻段&由于 CHB>(K 只須發(fā)射兩個(gè)飛船分別在地球公轉(zhuǎn)軌道兩側(cè)的兩個(gè)軌道上!所以它比 %&HC 的成本和規(guī)模要小得多& 但因與 %&HC 分析信號(hào)的方法和探測(cè)的頻帶有所不同!所以它與 %&HC 計(jì)劃有一定互補(bǔ)性&qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
第二種探測(cè)引力波的方法是測(cè)量系統(tǒng)因輻射引力波所帶來(lái)的能量損失!這種方法屬于間接方法&根據(jù)廣義相對(duì)論! 雙星系統(tǒng)是一種旋轉(zhuǎn)著的質(zhì)量四極矩!它應(yīng)能以輻射引力波的方式輻射能量&與所有束縛在一起的二體引力系統(tǒng)一樣! 其運(yùn)行軌道周期將隨著能量的輻射而減少& $# 世紀(jì) @#’F# 年代!天文學(xué)以及天體物理學(xué)的進(jìn)展表明! 某些天體有可能輻射強(qiáng)大功率的引力波& 要使這些天體產(chǎn)生的物理效應(yīng)能被測(cè)量!至少應(yīng)滿足兩個(gè)條件#軌道非常小(兩子星足夠近%!以使廣義相對(duì)論效應(yīng)盡量明顯)有一種精度很高的軌道周期測(cè)量方法&泰勒(B)740,%和赫爾斯(;M4*+%在 "NF! 年發(fā)現(xiàn)的脈沖雙星^!O>H"N"8P "@ 正好滿足這些條件&該雙星的兩子星的最大距離只有 "#^""J1 的量級(jí)(約一個(gè)太陽(yáng)半徑%!一個(gè)子星為脈沖星則使以上條件得以滿足# 由于脈沖星所發(fā)脈沖的周期被譽(yù)為*鐘一般的準(zhǔn)確+!泰勒及其合作者們便能以異常高的精度觀測(cè)! 從而推算出軌道周期變化率" 經(jīng)過(guò) ! 年來(lái)上千次的觀測(cè)!他們于 "NF: 年宣布了對(duì)軌道周期變化率的觀測(cè)結(jié)果! 與線性引力論的四極輻射公式計(jì)算的理論值吻合得很好" 這是引力波理論提出 @# 年來(lái)關(guān)于引力波攜帶能量的第一個(gè)定量觀測(cè)證據(jù)!雖然只是間接證據(jù)"他們后來(lái)又對(duì)這一脈沖雙星繼續(xù)觀測(cè)并取得進(jìn)展! 終于獲得了qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
"NN8 年諾貝爾物理獎(jiǎng)"qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
第三種探測(cè)引力波的方法是引力波的電磁響應(yīng)!其原理是引力波與電磁波發(fā)生相互作用后!會(huì)產(chǎn)生一些平直時(shí)空中沒(méi)有的新的物理行為 (如傳播方向’極化方式’分布和位相等%!該方法目前在理論上非常熱門! 已經(jīng)有不少實(shí)驗(yàn)室正在準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)"

qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng)) ! 脈沖雙星("#$%&’ ()*+%&%是指一個(gè)子星為脈沖星的雙星!,-. 是脈沖星的識(shí)別符!/012 和314 分別代表它的赤經(jīng)和赤緯(角度坐標(biāo)%"qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng)) !" 卷!期#總"##期$qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng)) ,?,

在第三種方法中! 目前理論上最關(guān)注的是利用實(shí)驗(yàn)條件在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生和引力波相互作用的電磁場(chǎng)!從而檢測(cè)引力波的存在(包括天體源和實(shí)驗(yàn)源%"然而!由于引力波振幅非常小!而且和電磁場(chǎng)的作用截面也非常小!并且早些時(shí)候的計(jì)算表明!引力波與電磁場(chǎng)的相互作用與磁分量的強(qiáng)度! 作用區(qū)域成正比"但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制!強(qiáng)電磁場(chǎng)和大的作用區(qū)域受到很大的限制!為此!許多科學(xué)工作者考慮了很多巧妙的方法以提高探測(cè)的可能性! 比如葛瑞斯確克#!"#$%&’()$等考慮用腔量子電動(dòng)力學(xué)的方案來(lái)獲得更大的擾動(dòng)效果! 重慶大學(xué)引力波研究組在采用高斯束和靜磁場(chǎng)結(jié)合獲得引力波諧振! 得到了迄今為止在實(shí)驗(yàn)室探測(cè)引力波#特別是高頻區(qū)域$方面最好的效果%

三、新的動(dòng)向和發(fā)展趨勢(shì)

下一代激光干涉引力波探測(cè)儀 目前精度最高的 *+,- 的探測(cè)峰值設(shè)計(jì)精度為 ./⁰¹²! 即使能達(dá)到這一精度!按照比較公認(rèn)的看法是!觀測(cè)到引力波的幾率也不會(huì)超過(guò) 3/4" 計(jì)劃到 1//5 年完成的改進(jìn)后的 *+,- 的精度將有進(jìn)一步的提高! 其激光器的功率將從 ./ 瓦增加到 .6/ 瓦!.. 千克重的二氧化硅玻璃反射鏡也將被 2/ 千克的藍(lán)寶石晶體代替!這些改進(jìn)使其靈敏度提高工作效率 1/ 倍!由于在這一過(guò)程中采用了量子無(wú)破損檢測(cè)技術(shù)! 從而其檢測(cè)精度可望達(dá)到測(cè)不準(zhǔn)原理所允許的量子極限的兩倍" 另外! 日本也將計(jì)劃 78982// 的干涉儀臂長(zhǎng)由現(xiàn)在的 2// 米擴(kuò)展到 2 千米! 并將建造在神岡礦井的地下深處"加之采用超冷卻藍(lán)寶石反射鏡!在探測(cè)頻率低于 :/;< 時(shí)!其靈敏度可達(dá)到與第二代 *+,- 媲美的水平"qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
激光干涉空間引力波天線 即上面提到的美國(guó) =8>8 和歐洲 ?@8 的 *+@8 計(jì)劃和我國(guó)擬議中的 8@AB-C 計(jì)劃’ 科學(xué)家們正在為實(shí)現(xiàn)這些計(jì)劃而努力工作"qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
高頻遺跡引力波和新的探測(cè)方案 前面得到的探測(cè)引力波的頻率均在千赫茲和更低的范圍! 這是一般天體運(yùn)動(dòng)引力輻射所確定的范圍" 然而近年來(lái)精質(zhì)暴宇宙模型 (D(EFGH$$HFGEIJ EFKJIGELFI"M NLOP$$ 預(yù)期了峰值在 ./^Q;< 的高頻遺跡引力波! 且振幅量級(jí)可達(dá) ./^02/!從而成為電磁探測(cè)的最佳窗口% 特別是由于超強(qiáng)場(chǎng)物理超導(dǎo)量子流體&高 R 值超導(dǎo)微波腔&納米技術(shù)&高能實(shí)驗(yàn)室天體物理迅速發(fā)展!為上述高頻引力波的探測(cè)提供了技術(shù)上的可能性% 目前英國(guó)的伯明翰大學(xué)建成的波環(huán)形波導(dǎo)和瑞典天體物理中心建成的雙球形超導(dǎo)耦合微波腔! 正是針對(duì)上述高頻引力波的探測(cè)而設(shè)計(jì)的%當(dāng)然!由于遺跡引力波的隨機(jī)性質(zhì)! 它比單色連續(xù)引力波的探測(cè)要更為困難%  

四、激光技術(shù)使火星數(shù)據(jù)傳輸速度提高!"倍

美國(guó)宇航局打算在 1//Q 年向火星發(fā)射火星探測(cè)器(9I"$ 7PJP&LNN(FE&IGELF$ -"SEGP"$!該探測(cè)器將首次裝備遠(yuǎn)距離通訊激光裝置% 美國(guó)宇航局科學(xué)家聲稱! 利用紅外激光可以使從火星軌道向地球傳輸數(shù)據(jù)速度比現(xiàn)有傳送器快 ./ 倍甚至百倍% 新裝置通信能力達(dá)到每秒 . 兆!2 兆比特!可以滿足從火星或更遙遠(yuǎn)行星與地球之間的通話! 而現(xiàn)在科學(xué)家不能獲得火星探測(cè)器或火星車大部分信息!正是由于受到通訊線路通信能力的限制% 確實(shí)!利用激光束作為通信線路也有缺點(diǎn)!它會(huì)受qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
到云團(tuán)的阻礙% 計(jì)劃作者打算通過(guò)在世界各地架qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
+5,qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
設(shè)幾臺(tái)望遠(yuǎn)鏡來(lái)克服這一缺點(diǎn)!由口徑從 /T6!3 米的望遠(yuǎn)鏡來(lái)接收信號(hào)% 比如! 火星探測(cè)器上一臺(tái) /T2 米口徑望遠(yuǎn)鏡發(fā)出的激光束!能十分準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)地球上目標(biāo)! 如果是現(xiàn)有火星探測(cè)器發(fā)出的無(wú)線電波束!則會(huì)U覆蓋U整個(gè)地球!而在同樣距離上的激光束抵達(dá)地球后只是直徑為幾百千米的U斑點(diǎn)U% 另一方面! 這會(huì)使接收原本非常微弱的激光信號(hào)變得異常困難!為了記錄到微弱激光信號(hào)!工程師正在研制一種新型光接收器! 它們的靈敏度比目前使用的光接收器更高%qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
在火星探測(cè)器上仍將安裝無(wú)線電設(shè)備!該衛(wèi)星將成為第一顆另一行星的太空探測(cè)器!不僅可以用于科學(xué)研究!也可以用作轉(zhuǎn)發(fā)器!它將在未來(lái)軌道探測(cè)器與著陸器之間建立通訊!同時(shí)也可以在火星車與地球之間建立通訊%qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
(周道其譯自)烏克蘭新聞時(shí)報(bào)*1//:V./V./$qr7物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
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