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美国《科学》杂志公布2016年十大科学突破


2016-12-25

美国《科学》杂志22日公布了其评选的2016年十大科学突破,有“时空涟漪”之称的引力波被发现当选今年头号突破。

发现引力波无悬念拔头筹

引力波获得最佳突破可谓当之无愧,之前自然等各大网站的年度盘点,引力波都榜上有名。美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”的研究人员2月宣布,他们利用LIGO探测器在2015年9月14日探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号,证明了爱因斯坦广义相对论预言中的引力波。来自中国清华大学的研究者也参与了这项研究。时隔四个月,美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)再次放出重磅消息,宣布“又探测到了一个引力波事件”。人类第二次探测到被称为“时空涟漪”的引力波,此消息一出,立刻在学界激起“千层浪”。科学家称,这次探测进一步印证了爱因斯坦广义相对论的正确性,同时也是天文学的一个里程碑。

今年2月,参与美国“激光干涉引力波天文台(LIGO)”项目的研究人员联合宣布,他们利用LIGO的两个探测器于2015年9月14日探测到来自两个黑洞合并产生的引力波信号。这填补了爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”。

《科学》杂志的解读文章说,引力波的发现证实了爱因斯坦在一个世纪前的预测,“震动了科学界”。这一成功来之不易,因为爱因斯坦本人都曾怀疑引力波是否真的存在,而且即便存在,也可能由于信号太弱而无法探测。“现在,物理学家正热切期待接下来会发生什么,因为引力波能以全新的方式来探索宇宙。”

引力波的发现今年以来已获得多个国际重要奖项,包括一年一度的美国“科学突破奖”,它也入选英国《自然》杂志评选的2016年度重大科学事件。

引力波是一种时空涟漪,如同石头被丢进水里产生的波纹。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。广义相对论的其他预言如光线的弯曲、水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实,唯有引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。

上世纪70年代,曾有美国科学家在观测双星系统的过程中,发现引力波存在的间接证据,并因此获得1993年诺贝尔物理学奖。

在《物理学评论通讯》杂志发表的新研究中,科学家探测到的是由黑洞合并产生的一个时间极短的引力波信号,持续不到1秒。它经过13亿年的漫长旅行,于2015年9月14日抵达地球,被刚改造升级的LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。

据研究人员估计,两个黑洞合并前的质量分别相当于36个和29个太阳质量,合并后的总质量是62个太阳质量,3个太阳质量的能量以引力波的形式在不到1秒的时间内释放,释放的峰值能量比整个可见宇宙释放的能量还要高出约50倍。

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