引力波留下可探測(cè)的痕跡

引力波 - 時(shí)空結(jié)構(gòu)中的漣漪 - 留下了大量的“記憶”，即使在它們過去之后也可以幫助檢測(cè)它們，根據(jù)一項(xiàng)研究。

這些波浪首次在2016年被發(fā)現(xiàn)，為宇宙提供了一個(gè)新的窗口，有可能告訴我們從大爆炸之后的時(shí)間到星系中心的最近事件。

數(shù)十億美元的激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)探測(cè)器全天24小時(shí)觀看引力波穿過地球。

康奈爾大學(xué)(Cornell University)博士候選人亞歷山大·格蘭特(Alexander Grant)表示，“在引力波通過后，引力波可以對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生永久性變化，這是廣義相對(duì)論的一個(gè)相當(dāng)不同尋常的預(yù)測(cè)。”

物理學(xué)家早就知道引力波會(huì)沿著它們的路徑在粒子上留下記憶，并且已經(jīng)確定了五個(gè)這樣的記憶。

發(fā)表在“物理評(píng)論”雜志上的這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了引力波傳遞的另外三個(gè)后遺癥，即“持久的引力波可觀測(cè)量”，它有朝一日可以幫助識(shí)別穿過宇宙的波浪。

格蘭特說，每個(gè)新的可觀測(cè)量都提供了不同的方法來確認(rèn)廣義相對(duì)論，并提供了對(duì)引力波內(nèi)在屬性的深入了解。

研究人員說，這些屬性可以幫助從宇宙微波背景中提取信息 - 大爆炸留下的輻射。

“我們沒有預(yù)料到可以觀察到的豐富性和多樣性，”康奈爾大學(xué)教授Eanna Flanagan說。

研究人員確定了三個(gè)可觀測(cè)量，這些可觀測(cè)量顯示了引力波在時(shí)空中的平坦區(qū)域中的影響，該引力波經(jīng)歷了一系列引力波，之后它再次返回到一個(gè)平坦的區(qū)域。

第一個(gè)可觀察到的“曲線偏差”是兩個(gè)加速觀測(cè)者彼此分開的程度，與具有相同加速度的觀測(cè)者在不受引力波干擾的平坦空間中彼此分離的情況相比。

通過引力波沿兩條不同的曲線傳輸粒子的線性和角動(dòng)量信息，并比較兩種不同的結(jié)果，得到第二個(gè)可觀察的“全息”。

第三部分研究當(dāng)一個(gè)粒子具有內(nèi)在自旋時(shí)，引力波如何影響兩個(gè)粒子的相對(duì)位移。

這些可觀測(cè)量中的每一個(gè)都是由研究人員以可以通過探測(cè)器測(cè)量的方式定義的。

研究人員說，曲線偏差和旋轉(zhuǎn)粒子的檢測(cè)程序“相對(duì)簡(jiǎn)單易行”，只需要“一種測(cè)量分離的方法，觀察者可以跟蹤它們各自的加速度”。

研究人員表示，檢測(cè)全息可觀察性將更加困難，“需要兩名觀察者來測(cè)量當(dāng)?shù)氐臅r(shí)空曲率”。

他們說，鑒于LIGO甚至可以檢測(cè)到一個(gè)引力波所需的大小，檢測(cè)全息可觀測(cè)量的能力超出了當(dāng)前科學(xué)的范圍。