LIGO 是怎么用光干涉测到的引力波?
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发布时间：2023-05-25 03:28
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时间：2024-10-21 19:51
LIGO能达到这么高精度的一个重要原因是使用了压缩态的光。在此之前，人类制造的干涉仪的精度是受真空态的涨落所*的，这个极限称为标准量子极限（也称作shot-noise limit）：干涉仪的精度和输入光强的1/2次方成反比。但后来科学家发现标准量子极限可以被打破，方法就是在干涉仪中输入压缩态的光。压缩态的光可以压缩其相位的不确定性，而放大其强度的不确定性，反之也可以压缩其强度的不确定性而放大其相位的不确定性。在干涉仪的一个端口输入压缩相位不确定性的压缩态的光，可以压缩参与干涉的两束光之间相位差的不确定性，同时放大光子运动碰撞镜面产生压力的不确定性。被压缩后的光相位差的不确定性使干涉仪测量的精确度超越了标准量子极限。详细内容可参考Phys. Rev. D 23, 1693 (1981)。同时，LIGO使用的不是普通的迈克尔逊干涉仪，而是Fabry-Perot-Michelson干涉仪。不同之处主要在于干涉臂使用了光腔，光在腔*振增大了光的强度。此外，LIGO在数据收集和处理上也做了很多工作（LIGO团队里有人专做信号处理）。理论上讲，人类测量精度的极限只受到海森堡不确定性原理的约束。由海森堡不确定性原理得到的测量精度极限是精度与光强成反比，这个极限称为海森堡极限。随着技术的进步，LIGO正在向这个真正的量子极限在迈进。
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时间：2024-10-21 19:51
LIGO官网11日在一份新闻稿中表示，此次探测到的引力波是由两个黑洞合并引发的。这两个黑洞的直径都在150公里左右，它们不断靠近，旋转，并最终合并成一个黑洞。两个黑洞一个达到太阳质量的29倍，一个为太阳质量的36倍。据推测，两个黑洞的合并发生在13亿年前，合并过程中产生的引力波经漫长的传播最终抵达地球。据推测，两个黑洞以1/2倍光速的速度相撞后合并。二者在合并的过程中释放出约3个太阳质量的能量，这些能量以引力波的形式辐射出去。
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时间：2024-10-21 19:52
早在1915年，爱因斯坦在广义相对论的基础上提出了引力波的存在，并预言强引力场事件可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。现代物理学认为，引力波是一种与电磁波不同的辐射，无法通过电磁辐射直接观测。引力波与宇宙中物质的相互作用是非常微弱的，因此可以传播至很远的宇宙空间。为“捕获”引力波，美国国家自然科学基金会于上世纪90年代在路易斯安娜州利文斯顿和华盛顿州汉福德各建造了一个激光干涉引力波天文台(LIGO)。每个天文台都有两个长达4公里的测量臂，呈L型排列。来自加州理工学院、麻省理工学院等90多所高校的1000多名科学家参与LIGO的日常探测和研究。
