2017 諾貝爾物理獎頒獎,得主是對發現重力波有卓越貢獻的科學家

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 04 日 14:04 | 分類 天文 follow us in feedly

2017 諾貝爾物理獎發表囉,得獎者是 85 歲的萊納·魏斯(Rainer Weiss)、77 歲的基普·索恩(Kip S. Thorne)、81 歲的巴瑞·巴利許(Barry Barish),他們因為 LIGO 探測器及重力波探測的成就而獲獎,三人將共享高達 900 萬瑞典克朗(約 3,346 萬元台幣)的獎金。




愛因斯坦在 1916 年左右發表廣義相對論時,就提出了重力波理論──重力為時空發生彎曲的結果,而宇宙中發生的天體活動(黑洞互撞、中子星互撞等)會引起從源頭向外以光速傳播的波動現象,發生時空的「漣漪」。重力波能夠穿透電磁波所無法穿透的空間,過去科學家推測,重力波能夠幫助了解位於宇宙遠處的各種天體,例如黑洞,這類天體無法用光學望遠鏡和電子望遠鏡等傳統方式用「看的」觀測,但可能用重力波來達成(有點像用「聽」的)。然而重力波相對於電磁波等基本波動而言非常微弱,困擾了無數的科學家,甚至包含愛因斯坦本人在內都不抱太大希望,一直要到 100 年後的 2016 年科學家才終於突破,發現了重力波。

▲ 左至右依序是 Weiss、Barish、Thorne。(Source:Nobel Prize 官方推特

這個發現重力波的工具,就是 LIGO(雷射干涉重力波天文台, Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory 的縮寫) ,這是一個大規模的觀測台,分別在位於美國西北邊華盛頓州的漢福德(Hanford )與東南邊路易斯安那州的利文斯頓(Livingston),各建有一台雷射干涉器,其靈敏度極高,可以探測到極為微小的重力波現象,而帶領這個專案的,就是萊納·魏斯等人。

(Source:諾貝爾獎直播截圖)

萊納·魏斯從 1970 年代開始研究如何開發重力波的觀測設備,一直到 1990 年,美國國家基金會批准了 LIGO 計畫的基礎科學投資案,計畫才正式展開。發起人是萊納·魏斯、基普·索恩、朗納·德瑞福(Ronald Drever,英國理論物理學家,已退休且在今年 3 月 7 日病逝),巴瑞·巴利許則是 LIGO 主任,在他的帶領下,LIGO 建成一台可以持續演進的探測器,任何零件都可以容易地進行改良,LIGO 最後在 1999 年竣工。

然而重力波的觀測並非一帆風順,2002 年開始實際探測,一直到 2010 年都完全沒有成果。又再過了 5 年,LIGO 經過改良升級成先進 LIGO(aLIGO),於 2015 年才再次開始觀察計畫。在 2016 年 2 月 11 日,LIGO 科學團隊與處女座干涉儀團隊終於宣布,人類第一次探測到重力波了,該次的重力波源自於分別為 29 及 36 倍太陽質量的兩個大黑洞併合起來的現象,此次現象被命名為 GW150914,而之後還繼續觀測到合計四次的重力波,驗證了廣義相對論的許多論點,愛因斯坦的預測是對的!

(Source:諾貝爾獎直播截圖)

LIGO 還會繼續再改良下去,越來越靈敏。100 多年前倫琴發現了 X 射線,100 年後的今日變成了放射線科學與醫學的重要基礎,他可能也想不到會有這樣的用途吧;今日促成發現重力波的萊納·魏斯等人之成就,又會對 100 年後的未來產生什麼影響呢?就讓我們拭目以待囉。

(首圖來源:諾貝爾獎直播截圖)