偵測新利器,科學家把重力波探測器縮小了

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 21 日 0:00 | 分類 天文 , 尖端科技 follow us in feedly


2015 年,科學家偵測到第一個重力波,創造了歷史,大部分重力波來自黑洞合併形成,少數則由中子星合併形成。為了偵測到微弱的信號,科學家不得不建造超巨型的 L 型結構,兩臂必須拉長到將近 4 公里。但有些重力波是由更小事件產生,例如原初黑洞,這些理論上的黑洞是源於早期宇宙大爆炸暴漲時物質的超高密度,質量遠低於現今理論的坍縮黑洞,又甚至是假想的暗物質候選粒子軸子。

▲ LIGO 所在位置的全景圖,為了將 LIGO 完全塞進一張照片,必須使用直升機飛上高空才能拍到。

科學家表示,他們正在研究發現這些更小事件的方法,而且可能只需要 1 公尺大小的探測器,名為「懸浮感測器」(Levitated Sensor Detector,LSD)。這種探測器只需要一個稍大的桌子就可以放置,也將為重力波世界打開一扇全新大門。

首個 LSD 原型機的形狀,將類似 LIGO 探測器,同樣是 L 型,但比 LIGO 縮小了 1 千倍,兩臂只會有幾英尺。LIGO 是利用來回反射的雷射光偵測重力波事件,LSD 則是追蹤在兩臂上漂浮的粒子,這些粒子受輻射壓影響而移動,當重力波事件通過時會干擾粒子的移動狀態,此時 LSD 就會偵測到重力波通過儀器的情形。

不同重力波仰賴不同程度的儀器偵測,以歐洲太空總署(ESA)為例,正在研發的雷射干涉儀太空天線(LISA),則是將發射至太空常駐、可偵測到更大的超大質量黑洞吞噬恆星產生的重力波。

▲ 重力波的範圍受不同程度影響,需要的儀器也不同,LSD 期望能觀測到頻率更高的小事件。(Source:Astronomy

LSD 的發明,將填補小程度的事件,凱克基金會已贊助 100 萬美元,計劃兩年內完成模型,並在發表研究結果前可運行原型機一年。LIGO 的成功,證明了重力波雖然難以觀測,但技術一旦成熟,就會捕捉到大量訊號,科學家預期 LSD 也能如此。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA

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