天文台LIGO找到首只跨广义相对论的信?

By admin in 天文台 on 2018年10月13日

转自 麻省理工科技评价
原文
LIGO找到首个超过广义相对论的凭证?

 

  1915年,爱因斯坦依据粗略的法则提出广义相对论,极大地转移了人们的时空观。广义相对论不仅说明了牛顿理论无法解释的现象,还做出过多奇异的断言,诸如引力红移、时间膨胀等都被试证实。要是广义相对论的任何一样要害预言引力波直到一百大多年晚底2016年才给LIGO(激光干涉引力波天文台)团队证实。

  或许,LIGO还会叫咱们带来更多惊喜。来自加拿大团理论物理研究所和滑铁卢大学之老三号物理学家Jahed
Abedi、Hannah Dykaar和Niayesh
Afshordi在arXiv发表论文,声明他们于LIGO数据中找到了首独超广义相对论的信!

  证据的根底就是是量子引力理论,该辩护尝试做广义相对论和量子力学,来解决物理学无法解释的题材。

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爱因斯坦底引力相关理论,及解释其他一切的量子物理,是现阶段一度领略主导宇宙万物的鲜单独立理论。

  于此起彼伏深入探讨之前,有一个定义必须明确:

  量子引力:是对准引力场进行量子化描述的辩护,属于万发理论有。研究方向要尝试做广义相对论与量子力学,为当下之物理学尚未解决之问题。当前主流尝试理论有:超弦理论、循环量子引力理论。引力波的意识,为量子引力理论提供了初的佐证。

——维基百科

  搜寻量子引力

  广义相对论已经领了一次次严格的实验考查,但至今仍旧坚挺不倒。

  然而,科学家要量子引力描述更加极端条件下的物理现象。目前,只生零星只比较具体的艺术寻找量子引力:

  1、寻找宇宙膨胀时期的信号;

  2、观察黑洞可以变动历程被视界附近的功能;

  对于第一种植可能,宇宙泛星系偏振背景成像(Background
Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization,
BICEP2)研究集体几乎年前都声明,探测到前期宇宙引力波所形成的B模偏振,但新兴叫证实那些信号来自星系中之埃。

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比方量子理论成立,那么引力波只可能在天地暴胀期产生

  但,人们仍时有发生希探测到真正的信号。

  第二种可能是寻觅引力波中的量子效应。LIGO已经探测到GW150914和GW151226两浅黑洞融合事件受到自由的引力波,以及同糟疑似黑洞融合事件LVT151012(由于置信度不足够不能够如作发现,但也是坏好的候选人)。

  如今LIGO灵敏度再次升级,科学家也带动了新的想法,于黑洞融合事件受到或许可以找到量子引力的征象。

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LIGO探测到之首先次等黑洞融合有的引力波信号(蓝色)可能由此量子修正(黑色)这恐怕改变探测器接收到之完全信号(黄色)。

  根据爱因斯坦的辩论,黑洞的耳目由黑洞的质、电荷及角动量决定。但某些版本的量子引力理论则被起不同为视界的预计,而物理学家观察到不同让爱因斯坦预言的面貌,或许就能够窥见量子引力的庐山真面目。

  LIGO信号中的回声

  于LIGO获取之信号中,物理学家根据相对论对数值进行拟合,给来了酷好的拟合结果。可是只要这些信号中还在次级的、来源于量子引力的信号,类的法应该会察觉其的踪影。

  如果量子引力的功力是,就该产生在普朗克法,对诺高及10^19GeV
底能量。这种信号就是Abedi, Dykaar和Afshordi想要摸索的。

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  黑洞融合后发的首先不行及第二不行回声

  广义相对论在拍卖黑洞的时候遇到了有难的题目,比如,黑洞视界处是否是火墙、落入黑洞的音信是否被清摧毁?

  为了解决这些题目,一些量子引力理论被出了不同于经理论的所见所闻。在研究人员之数值模拟中,他们以“镜面”代替黑洞视界,这样的黑洞如果发生融合会自由引力波。

  但与相对论预言不同之是,黑洞融合之引力波信号也会见陪周期性并日益衰减的“回声”(echoes),间隔应于十分之一左右。

  有趣的是,研人口于是这种艺术对LIGO数据进行解析,发现了这些回声的征象,并且回声间隔为与预期吻合得慌好。只要将LIGO发现的有所融合事件考虑都入,置信度则达了99.6%(2.9σ)

  但是这结果还不足以证明量子引力的信号确实在,因为声明一个意识得高达5σ。比如2015年,LHC(大型强子对撞机)曾发现所谓的“750GeV双光子信号”,引发学界的汪洋体贴,相关的舆论逾500首。

  但就数据的聚积,后为认证才是统计上之波动。

  换句话说,这些回声可能真来量子引力,也说不定仅仅是风马牛不相及的干扰,做出决定性的判断用再多多少。

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在广义相对论中,引力波应该拥有某种特殊之模式与信号。如果某些量子引力模型成立,则爱因斯坦所预计的引力波之上应该还叠加了另外一重叠信号。

  尚待确认

  德国马克斯普朗克引力物理研究所的Alessandra
Buonanno是LIGO团队之平等员,他代表,LIGO科学家正在着手分析回声信号。

  Buonanno看,Afshordi等人下的型过分简短,不能够针对回声的根源为来解释,更加扑朔迷离的型或可以做出更为小巧的预言,比如回声的振幅以及回声衰减的速。

  以Afshordi等丁的论文被,笔者坦诚研究之主意毫无普适。唯独好歹,这个明显的结果。因为人们对量子引力知之甚少,检验量子引力的法也寥寥无几。这个新的思路明确地叫起一个初的矛头,报告物理学家如何在LIGO信号中摸索新的物理。

  随着LIGO灵敏度的升迁,以及未来拿会探测到之重新多黑洞融合事件,我们以会承认要否认这些理论。

  或是就是当的点滴年以内,我们拭目以待。

 

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