年诺贝尔物理学奖获得者
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【菜科解读】
昨天我们已经为大家介绍了诺贝尔物理学奖获得者及奖项涉及领域情况(链接)。
LIGO这次是踏踏实实的上了热搜头条。
外星探索的小编认为正正是意料之中的事情。
只是略迟了一点点。
在一片嘈杂的背景噪音中,一声噗的清脆声响,如水滴落水,持续时间短暂得不到1秒,这正是由引力波转化成的宇宙之声。
这个声音源自13亿年前一个双黑洞系统的合并,由此产生的引力波信号经过13亿年漫长旅行,于2015年9月14日抵达地球,被激光干涉引力波天文台 LIGO的两个探测器捕捉到。
2017年10月3日,为探听到这一宇宙之声作出贡献的美国科学家雷纳韦斯、巴里巴里什和基普索恩被授予诺贝尔物理学奖。
他们性格各异,组成了一支互补的团队:韦斯来自美国东岸的麻省理工学院,是位言行稍显拘谨的实验物理学家;索恩来自西岸的加州理工学院,是位风趣活跃的理论物理学家,与韦斯是LIGO的联合创始人;巴里什也来自加州理工学院,曾主持过国际直线对撞机项目 ILC,因优异的科研管理经验而担当LIGO项目主任。
遗憾的是,LIGO联合创始人、英国实验物理学家罗纳德德雷弗于今年3月去世,未能见证这一荣誉。
他与韦斯、索恩共同获得2016年邵逸夫天文学奖。
瑞典斯德哥尔摩当地时间10月3日,瑞典皇家科学院将2017年诺贝尔物理学奖授予Rainer Weiss,Barry C. Barish和Kip S. Thorne。
雷纳韦斯LIGO的发明者
雷纳韦斯的生日是9月29日,诺奖是最好的生日礼物,对于刚过完85岁生日的他来说。
我认为这是对背后千名科研人员的认可,他接受当地媒体采访时说。
此前他已获得很多奖项,他甚至说,这些奖令他有些不安,我会用90%的奖金帮助研究生,但我并不是一个英雄。
出生于德国的韦斯在上世纪70年代就提出了用激光干涉技术来探测引力波的实验构想,这是LIGO装置的基础。
随后,韦斯遇到了索恩,二人仔细研究了探测引力波的可行性。
韦斯推动了仪器方面的科学研究,使得LIGO相关设备达到了足够的灵敏度和稳定性,最终捕捉到了宇宙之声。
2015年第一次探测到引力波后,韦斯和索恩紧紧拥抱在一起。
韦斯说:如果我们能把这一消息告诉爱因斯坦,那么他的表情一定会很好玩。
百年前,爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波的存在。
基普索恩LIGO的代言人
引力波将成为未来几年、几十年甚至几个世纪人类探索宇宙的强有力工具, 77岁的基普索恩获奖后接受媒体采访时说,这是全人类的胜利。
不过,他说1000多名参与引力波探测工程的科学家没能分享这一奖项,有些令人失望,但他还是十分荣幸能够代表他们接受这一荣誉。
擅长科普写作,语言表达能力极强的索恩被认为是美国引力波探测项目公认的代言人。
1970年,年仅30岁、打扮嬉皮的他成为加州理工学院历史上最年轻的教授。
他任性地依照个人兴趣,开创了物理学多个分支领域,促成了引力波探测各相关领域研究的大发展。
LIGO科学合作组织的研究成员、加州理工学院物理学教授陈雁北在上世纪90年代曾是索恩的学生。
他对新华社记者说,索恩推动了引力波探测研究合作,帮助搭建了整个研究理论框架,促成了这一领域研究大生态的发展。
索恩不仅对科研充满激情,还是一位在文学和艺术领域游刃有余的跨界达人。
2009年退休后,他前往好莱坞参与电影制作。
首部电影便是著名的《星际穿越》,索恩担任科学顾问。
这部科幻电影成为很多物理课堂的必放影片。
索恩撰写的科普书籍被翻译成多国语言,其科普演讲节目在媒体上反复播放,他推动科幻小说新的创作方向正是索恩等人的努力,让全世界无数年轻人开始对引力波、相对论、时间旅行等话题着迷,激发更多年轻人投身自然科学探索。
巴里巴里什LIGO的大主管
对于81岁的巴里巴里什来说,获得诺贝尔奖是意料之中的事。
他特意设了一个闹钟,等着接诺贝尔奖团队的电话。
果然,电话在凌晨2:41分响起,早于他的设定闹钟4分钟。
虽然我们有一些预期,但瑞典皇家科学院的保密工作还是做得非常好,他告诉美联社记者。
曾主持过国际直线对撞机项目的巴里什在科研项目管理方面特别有一套,威望极高。
早期LIGO项目内部也曾充满竞争、矛盾和对立,一度关系僵化。
负责该项目的加州理工学院和麻省理工学院脾气和秉性各异,在合作中遇到很多问题。
直到加州理工学院找到巴里什来主持实验工作,才逐渐把两个学校的合作拉上正轨。
在采访中说,是科学目标和不断的技术挑战激励着他坚持走下去。
他于1997年至2006年担任LIGO项目主管,把早期各自为政的几个研究小组,成功转化为由1000多名科学家参与的高效的国际大科学合作工程。
他
美国《科学》杂志在一篇关于巴里什的报道中写到:他虽然没有发明LIGO,但是他让LIGO成为了现实。
天体物理学家提出一种测量宇宙膨胀的新方
鸣谢:NASA戈达德宇宙飞行中心/斯科特·诺布尔;模拟数据,d‘Ascoli等人,2018年 据加州大学圣巴巴拉分校 索尼娅·费尔南德斯:宇宙在膨胀;大约一个世纪以来,我们已经有了这方面的证据。
但是天体相互远离的速度仍有待讨论。
测量物体在远距离上相互远离的速度是一项不小的壮举。
自从发现宇宙膨胀以来,它的速率被测量和重新测量,精确度越来越高,一些最新的值从每秒67.4到每秒76.5公里/兆帕秒,这将衰退速度 以每秒公里为单位与距离 以兆帕秒为单位联系起来。
宇宙膨胀的不同测量结果之间的差异被称为“哈勃张力”。
有人称之为宇宙学危机。
但是对于加州大学圣巴巴拉分校的理论天体物理学家Tejaswi Venumadhav Nerella和他在印度班加罗尔的塔塔基础研究所以及印度浦那的大学间天文学和天体物理学中心的同事来说,这是一个激动人心的时刻。
自2015年第一次探测到引力波以来,探测器已经得到了显着改善,并有望在未来几年产生大量信号。
Nerella和他的同事们想出了一种方法,利用这些信号来测量宇宙的膨胀,也许有助于一劳永逸地解决这场争论。
“未来探测器的一个重要科学目标是提供引力波事件的综合目录,这将是对非凡数据集的全新使用,”发表在《物理评论快报》上的一篇论文的合着者内雷拉说。
宇宙膨胀率的测量归结为速度和距离。
天文学家使用两种方法来测量距离:第一种是从已知长度的物体 “标准尺子”开始,看看它们在天空中有多大。
这些“物体”是宇宙背景辐射中的特征,或者是宇宙中宇宙岛的分布。
第二类方法从已知亮度的物体 “标准烛光”开始,利用它们的表观亮度测量它们与地球的距离。
这些距离与更远的璀璨物体的距离相关联,以此类推,形成了一系列测量方案侦破纪实:通常被称为“宇宙距离阶梯”顺便提一下,引力波本身也可以帮助测量宇宙膨胀,因为中子星或黑洞碰撞释放的能量可以用来估计这些物体的距离。
像宇宙岛这样的大质量物体可以弯曲合并黑洞的引力波,产生同一信号的多个副本,在不同时间到达地球。
信号之间的这种延迟可以用来计算宇宙膨胀。
信用:ICTS阿努格拉哈 内雷拉和他的合作者提出的方法属于第二类,但使用了引力透镜。
这是一种当大质量物体扭曲时空,并弯曲在物体附近传播的各种波时发生的现象。
研究人员表示,在极少数情况下,透镜化可以产生同一引力波信号的多个副本,这些信号在不同时间到达地球——多个成像事件的信号之间的延迟可以用来计算宇宙的膨胀率。
“我们非常清楚引力波探测器有多敏感,而且没有天体物理学的混淆来源,所以我们可以适当地解释什么进入了我们的事件目录,”Nerella说。
“新方法的误差源与现有方法的误差源互补,这使它成为一个很好的鉴别器。
” 这些信号的来源将是二元黑洞:两个黑洞相互环绕并最后合并,以引力波的形式释放出大量能量。
我们还没有探测到这些信号的强透镜例子,但下一代地面探测器有望达到必要的灵敏度水平。
“我们期待在未来几年内第一次观察到透镜引力波,”研究合着者帕拉梅斯瓦兰·阿吉特·库玛尔说。
此外,这些未来的探测器应该能够看到更远的空间,探测更弱的信号。
作者预计这些先进的探测器将在未来十年开始寻找合并黑洞。
他们预计将记录来自几百万个黑洞对的信号,其中一小部分 大约10,000个将由于引力透镜作用在同一个探测器中出现多次。
这些重复出现之间的延迟分布,编码了哈伯的膨胀率。
根据重要作者Souvik Jana的说法,与其他测量方法不同,这种方法不依赖于知道这些二元黑洞的确切位置或距离。
唯一的要求是准确地识别足够大量的这些透镜信号。
研究人员补充说,对透镜引力波的观察甚至可以为其他宇宙学问题提供线索,例如构成宇宙大部分能量的不可见暗物质的性质。