·巴里什表示,需要非常準(zhǔn)確非常系統(tǒng)級(jí)別的測(cè)量學(xué),才能支持建造出像LIGO這樣的儀器,從而實(shí)現(xiàn)10的負(fù)12次方級(jí)別這么靈敏的激光測(cè)量,檢測(cè)黑洞發(fā)出的引力波擾動(dòng)。
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2022-11-7 16:18 上傳
11月3日,上海,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主巴里·巴里什在世界頂尖科學(xué)家論壇——工程科技創(chuàng)新與發(fā)展論壇上演講。
“我們的實(shí)驗(yàn)需要現(xiàn)代物理學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域的結(jié)合,由理論物理學(xué)家所做的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新,非常具有挑戰(zhàn)性,也需要高級(jí)精密的工程能力進(jìn)行支持。”11月3日,上海,2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主巴里·巴里什(Barry Barish)教授在第五屆世界頂尖科學(xué)家論壇——工程科技創(chuàng)新與發(fā)展論壇上作了《工程學(xué)與物理學(xué)發(fā)現(xiàn)(Engineering and Physics Discoveries)》的主題演講,強(qiáng)調(diào)理論研究與工程學(xué)的緊密關(guān)系。
巴里什是美國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家、加州理工學(xué)院物理學(xué)院榮譽(yù)教授、引力波研究先驅(qū)。因?qū)Α癓IGO探測(cè)器和重力波的觀測(cè)做出了決定性貢獻(xiàn)”,他與萊納·魏斯和基普·索恩一起被授予諾獎(jiǎng)。
“今天我想分享的話題是工程和科學(xué)如何互動(dòng),如何讓發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)變成可能。”巴里什說(shuō)。
他的演講以愛(ài)因斯坦對(duì)于引力波的研究作為引子:“愛(ài)因斯坦在大約一百多年前提出了一個(gè)關(guān)于引力的新理論,他通過(guò)這個(gè)理論解決了許多牛頓的問(wèn)題。他發(fā)現(xiàn)牛頓的理論認(rèn)為蘋(píng)果的掉落是即時(shí)發(fā)生的,掉下來(lái)的蘋(píng)果你馬上就能看到。但實(shí)際上從蘋(píng)果掉落到我們身上這個(gè)過(guò)程的傳播也是需要時(shí)間的。他的引力波理論非常清晰:這一切的發(fā)生,都與光速有聯(lián)系。”
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2022-11-7 16:18 上傳
11月3日,巴里·巴里什在世界頂尖科學(xué)家論壇——工程科技創(chuàng)新與發(fā)展論壇上介紹愛(ài)因斯坦對(duì)于引力波的研究。
“比如兩個(gè)黑洞如果在宇宙深處合并就會(huì)產(chǎn)生巨大的引力波。”巴里什說(shuō),當(dāng)兩個(gè)黑洞一起釋放出引力波,引力波以光速來(lái)到13億年后的地球,在愛(ài)因斯坦的理論中,引力波會(huì)擾動(dòng)地球上的時(shí)空,而科學(xué)家可以通過(guò)LIGO儀器去檢測(cè)這種擾動(dòng)。
巴里什提到,這個(gè)技術(shù)涉及許多工程學(xué)和物理學(xué)知識(shí),例如位于華盛頓的激光干涉儀,展示了引力波的機(jī)理。當(dāng)引力波穿過(guò)檢測(cè)器的時(shí)候,就會(huì)改變其中的圖形形狀,從而形成擾動(dòng)。檢測(cè)到的形變十分微小,小于10的負(fù)21次方,這需要一個(gè)巨大的光干涉儀。同時(shí)科學(xué)家還要屏蔽地球表面的一些噪音,這都是非常精密的工程學(xué)問(wèn)題。
巴里什說(shuō),干涉儀中間有兩個(gè)管道,內(nèi)部的儀器非常精密,用于構(gòu)成激光干涉儀。可以讓光線能夠移到正確的位置上,也允許科學(xué)家持續(xù)更新,持續(xù)跟進(jìn),而不是需要在每次測(cè)量后整個(gè)推倒重來(lái)。這些部件能夠遮擋噪音,長(zhǎng)度是4公里。管道內(nèi)部是真空的,壓力級(jí)別是10的負(fù)9次方,需要使用非常精密的光學(xué)組件,在表面和機(jī)體配備非常高的精密度,能夠精確地反射光。他們的成果是YAG激光器,能夠給激光帶來(lái)穩(wěn)定的頻率和非常高的準(zhǔn)確性,而這些都是技術(shù)上的挑戰(zhàn),需要有很強(qiáng)的工程能力。
巴里什還介紹了如何通過(guò)工程學(xué)屏蔽地球上的干擾:“我們使用的是一種多階段隔離技術(shù),結(jié)合了一些汽車上日常會(huì)使用的技術(shù),比如說(shuō)震動(dòng)減震的這些機(jī)械機(jī)理。我們做了四個(gè)級(jí)別的減震器,但是還不能達(dá)到10的負(fù)12次方的計(jì)量級(jí)別,所以我們?cè)鎏砹似渌募夹g(shù)。比如說(shuō)用很多傳感器去測(cè)量剩余的地球運(yùn)動(dòng),然后我們的主動(dòng)減震器再把這些噪音減掉。”
巴里什表示,需要非常準(zhǔn)確非常系統(tǒng)級(jí)別的工程學(xué),才能支持建造出像LIGO這樣的儀器,從而實(shí)現(xiàn)10的負(fù)12次方級(jí)別這么靈敏的激光測(cè)量。 |