Einstein@Home:专家问答

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LIGO

我们怎么知道 LIGO 一臂的长度是精确的 4 km(左右)?

实际上,干涉仪测量的是两臂长度之差。在无引力波时,它们并不都是精确的 4km 长,但那完全不影响仪器的灵敏度。

引力波观测激光干涉仪(LIGO)甚至并不真正测量两臂的长度差及其变化,它关心的是一些时间尺度上的变化。比如说,如果你以 100 Hz(周期每秒)的频率振动,像大多数脉冲星一样,它将对此特殊的振动颇为灵敏。如果你以 10 Hz 或 10,000 Hz 的频率振动,它将没那么灵敏。

为什么?

对于过高的频率,你会发现光的波动将淹没你对引力波的灵敏度。这是基本的量子波动,一般对于所有频率都是同样程度的小。但是 LIGO 的结构使得信号通过几面“镜子”产生反馈,使得高频更加难以分辨,这是为使 100 Hz 附近的信号清晰而付出的代价。

对于低的频率,所有信号都被地震噪音(来自于几百英里外的地震、车辆、脚步、海浪撞击海岸线等等的各种噪音,或者随便什么东西)淹没掉了。这很需要装上各种各样的隔离装置。它们都安放好了,而且他们的效果难以置信的好(LIGO 把钱都花在这个刀刃上了)。但当频率降低至 10 Hz 时,来自地球的噪音太大了,怎么也隔离不了;因而就有了 LISA 的计划(一个基于外太空的 LIGO)。

我知道,科学家们相信可以侦测到的引力波都来自于超大质量的物体,譬如双星系统、脉冲星及超新星等。Einstein@Home 所寻找的引力波是来源于这些波源中的某一种吗?

用干涉测量的术语来说,LIGO 和德国探测器间的基线长度是否足够长,从而能精确定位引力波源的位置?Einstein@home 的屏保中显示了一个天空中的当前探索位置,这个位置是怎么来的?这让人感觉它是一个主动的观测系统而不是一个被动的、先探测到波然后试图定位波源的系统。是我理解错了吗?

有没有直接探测到过引力波而不是探测其效应?

如果在先进 LIGO 投入使用后仍然找不到引力波,物理学家们将会怎么办?他们会放弃搜索还是对理论进行修改?

引力波源

一个所谓的固体夸克星体会在受到“短时脉冲波形干扰”后由于瞬间惯性的改变而产生引力波?这一发现能够证明或者排除那些陌生的夸克星体的存在吗?

既然对称的结构不会产生引力波,那为了从脉冲星探测到引力波,是不是脉冲星必须是绕轴进动的?

是否有估算过引力波的传播速度?

广义相对论

我总是认为在外太空之中是没有上下之分的,这好像不对,因为物质好像能导致时空的弯曲而其它物体会向弯曲方向运动。那我到底忘了什么导致我的错误呢?

白洞存在吗?如果存在的话它们都怎么形成的?时间在白洞里面是否仍然有效,既然它们和黑洞是相反的?

引力子是否存在?如果存在的话,为什么还从来没有探测到过?引力子如何与爱因斯坦的引力理论(引力实际上是时空结构的扭曲)相结合?

我印象中引力应该是一个场。为什么它可以既是场又是波?

引力波会扭曲时间和空间吗?我能理解空间的扭曲以及如何去测量其差异,但你们如何能够知道时间的扭曲是否会影响 LIGO 中的激光束?

光速

如果我们以光速行进并打开灯将会发生什么?黑暗有传播速度吗?

好像光速并不是恒定的。有人证明光能在室温下以1.4倍光速(c)的速度进行传播。

为什么由相对论原理以及光速的不变性可以推导出光不需要介质即可传播?

我听说核反应堆里的粒子可以走得比光还要快。这是真的吗?怎么会有物体的速度比光还要快?

引力波

我们所期望寻找到的引力波的振幅、频率和波长分别是多少?

引力波是否曾被成功的探测到了,能期望这些知识引发新的技术进步么?

其它

暗色真的比亮色吸引更多的热量吗?

常量 c(光速)、epsilon_0(真空介电常数)和 alpha(精细结构常数)中哪一个更基本?还是同样基本?

在您看来,阿尔伯特·爱因斯坦对今天人们的生活方式有重大影响吗?德国人对他的看法是否和英国人一样?