今天是:

实验室资讯网

当前位置: 主页 > 资讯 > 行业热点 >

“这个奖有点尴尬” ——2017诺贝尔物理学奖简析

时间:2017-10-07来源:作者:编译 胡德良 点击: 百度搜索

【导读】位于路易斯安那州利文斯顿的LIGO天文台中一条干涉臂的定时曝光照,红色的光代表引力波。 这是一项革命性的发现:人类打开了认识宇宙的一个全新的窗口,这是极其难能可贵的。 两年前,......
TAG标签: 诺贝尔奖

位于路易斯安那州利文斯顿的LIGO天文台中一条干涉臂的定时曝光照,红色的光代表引力波。

这是一项革命性的发现:人类打开了认识宇宙的一个全新的窗口,这是极其难能可贵的。

两年前,当两个黑洞旋转着融合到一起时,物理学家们首次探测到太空中散发出来的极其微弱的波纹。观察到这样的引力波,印证了阿尔伯特·爱因斯坦于一个世纪以前所进行的预测,开辟了一种探索太空的全新方式。今天,进行这项大型试验的三位领军人物获得了诺贝尔物理学奖。

麻省理工学院的雷纳·韦斯(Rainer Weiss)

麻省理工学院的雷纳·韦斯(Rainer Weiss)

加州理工学院的基普·索恩(Kip Thorne)

加州理工学院的基普·索恩(Kip Thorne)

麻省理工学院的雷纳·韦斯(Rainer Weiss)现年85岁,加州理工学院的基普·索恩(Kip Thorne)现年77岁,两人于1984年策划了LIGO项目。巴里·巴里什(Barry Barish)现年81岁,是加州理工学院的粒子物理学家,后来指导了LIGO两座天文台的创建工作,两座天文台分别位于华盛顿州的汉福德和路易斯安那州的利文斯顿。韦斯将获得110万美元奖金的一半,索恩和巴里什分享奖金的另一半。LIGO还有一位重要的创建者——雷纳德·德雷弗,但是他与2017年3月7日逝世,享年85岁。根据规定,诺贝尔奖不授予已故的贡献者。

加州理工学院的巴里·巴里什(Barry Barish)

加州理工学院的巴里·巴里什(Barry Barish)

其他物理学家认为,引力波是物理学中最重要的发现之一。哈佛大学理论物理学家亚伯拉罕·勒布(Abraham Loeb)说:“这是一项革命性的发现——我们打开了认识宇宙的一个全新的窗口,这是极为难能可贵的。”

然而韦斯称:他感觉获得这个奖有点尴尬。韦斯说:“开始时感觉是一种乐趣,到头来又得了奖金,这让我难以接受。我认为最合理的观点是:使LIGO项目得以落成的团队要大得多,我们只是这个团队的象征性人物。”韦斯表示,他已经做好了安排,计划将这笔奖金捐给麻省理工学院,来支持学生的研究。

引力波的整个概念是令人费解的。1915年,爱因斯坦在他的广义相对论中解释说:当质量和能量使时空发生扭曲的时候,就会产生引力,引起自由落体沿着弯曲的轨迹运行。一年后,他预测:如果质量呈现出旋转的杠铃状结构(例如:两个旋转的黑洞),那么该结构应该向太空中发射波纹,这些波纹会以光速穿越宇宙。

要想检测到极其微弱的波纹,那是一种挑战。LIGO的L状干涉仪就像一副直角尺,过往的引力波通常会以不同的幅度拉伸两条4千米长的干涉臂,通过对干涉臂中来回弹起的激光进行比较,物理学家们可以探测到微弱的区别性拉伸。LIGO的干涉仪可以探测到的长度差异非常短小,达到质子宽度的1/10,000。

韦斯是一个爱搞发明的人,技艺高超。但是,他并不是第一个想到利用干涉仪来探测引力波的人。20世纪60年代,美国物理学家罗伯特·福沃德(Robert Forward)建造了一台探测引力波的小型干涉仪。然而,韦斯将问题分析得更加彻底,他认识到需要利用数千米长的干涉仪。他还确定了外来噪声的主要来源,并在1972年一份未发表的报告中解释了如何处理这些噪声,这份报告成为LIGO项目的基础。

消除了最初的疑虑之后,索恩开始支持这个项目,迫使加州理工学院进行引力波研究,于1979年聘用了德雷弗。康奈尔大学理论家索尔·图科夫斯基(Saul Teukolsky)说:此外,索恩还设计出了LIGO的科学目标。例如:早期,许多物理学家认为,最有可能的引力波来源是超新星爆炸。图科夫斯基说:索恩认识到,成对的、旋转的中子星或黑洞是更加强有力的引力波来源,他鼓励实验员调试LIGO,去发现这些来源。此外,索恩还督促物理学家们收集了一个大型数字模拟目录,以帮助他们发现数据中潜在的信号。

如果说韦斯和索恩构想了LIGO,那么正是巴里什使该项目变成了现实。1994年,这个项目停滞不前,国家科学基金会正在考虑将其取消,正当这时,巴里什接手了项目的领导工作。巴里什扩大了LIGO项目的合作,在设计上做出了一项关键性更改,监督了整个项目的构建,于2005年退休。加州理工学院物理学家、LIGO项目中最早期的成员斯坦利·惠特科姆(Stanley Whitcomb)说:“没有巴里什的领导,LIGO项目是不会存在的,这是雷纳和基普无法做到的事情。”

巴里什也表示,他不确定该如何看待这个奖项。他说:“项目的绝大部分成就是团队努力的结果,在这种情况下只对少数个人的工作表示认可,我怀有一些矛盾的感觉。”

尽管德雷弗具有难以相处的性格,1990年被LIGO项目开除,但是许多物理学家仍然认为:如果德雷弗还活着,他会分享到诺贝尔奖的。惠特科姆说:在LIGO的设计中,德雷弗创建了好几份关键的资料,但是他不像韦斯和索恩那么谦让。惠特科姆说:“对于韦斯和索恩来讲,这将是一个残酷的现实,因为他们在余生中不得不忍受这种关注;对于德雷弗来讲,也是残酷的,因为他原本会分享到该奖项的,最终却无缘诺奖。”

LIGO似乎正在履行承诺。LIGO的首个发现揭示了大小相当于恒星的黑洞在融合时的情形,而黑洞的质量要比理论家原以为的潜在质量更大。上个月,研究人员宣布:他们又发现了一个黑洞融合的事件,该事件不仅被LIGO探测器所发现,而且还被欧洲首屈一指的探测器——位于意大利比萨市附近最新升级版室女座探测器(Virgo)所发现,这使得科学家们能够更加精确地锁定黑洞融合在天空中的位置。正在散布的传言说:LIGO已经发现了两颗中子星在剧烈的爆炸中合并在一起,这一现象也被常规望远镜观察到了。对于众多的天体物理现象来说,这种“多信使”天文学可以提供前所未有的洞察力。

韦斯指出:LIGO有待发布的件事是个惊喜。他说:“我们尚未发现任何我们根本无法解释的事件,但我希望会发生这样的事件。”

(责任编辑:Labtoday)
TAG标签: 诺贝尔奖
顶一下
(0)
0%
踩一下
(0)
0%
------分隔线----------------------------
发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片
栏目列表
推荐内容