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引力波的发现

时间: 2023-01-29

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1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。在2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。

引力波的发现 第1张

引力波,在物理学中是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。换句话说,引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波。

在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空弯曲的一种效应,这种弯曲是因为质量的存在而导致。通常而言,在一个给定的体积内,包含的质量越大,那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。当一个有质量的物体在时空当中运动的时候,曲率变化反应了这些物体的位置变化。

在某些特定环境之下,加速物体能够对这个曲率产生变化,并且能够以波的形式向外以光速传播。这种传播现象被称之为引力波,也可以理解为:一个大质量天体产生的引力,影响一定范围内比它质量小的天体,使它们产生负值的加速度,它们运动轨迹所形成的曲率变大,并且释放能量的现象。根据开普勒定律推导出:物体运动的速度和它运动轨迹所形成的曲率成反比。

当一个引力波通过一个观测者的时候,因为应变(strain)效应,观测者就会发现时空被扭曲。当引力波通过的时候,物体之间的距离就会发生有节奏的增加和减少,这个频率等于这个引力波的频率。这种效应的强度与产生引力波源之间距离成反比。绕转的双中子星系统被预测,在当它们合并的时候,是一个非常强的引力波源,由于它们彼此靠近绕转时所产生的巨大加速度。

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