引力波研究獲科技部專項資助 測量儀表功不可沒

作者： 2016年08月17日 來源：中國儀表網(wǎng) 瀏覽量：
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廣義相對論預(yù)言引力波在真空中的速度為光速。2015年9月之前引力波從未被直接探測到，也就不可能直接測量其速度。如果引力波速度小于光速，現(xiàn)有的極高能宇宙線觀測要求該相對偏差小于10-15。但在很多的引力理論模型中
廣義相對論預(yù)言引力波在真空中的速度為光速。2015年9月之前引力波從未被直接探測到，也就不可能直接測量其速度。如果引力波速度小于光速，現(xiàn)有的極高能宇宙線觀測要求該相對偏差小于10-15。但在很多的引力理論模型中引力波速度可以超過光速，目前對此相關(guān)限制很弱。所以引力波速度的直接測量具有非常重要的科學意義。
　　
　　引力波速度的直接測量目前主要有兩種方案:一種是基于各引力波探測器接收到引力波信號的時間差來計算，目前這種測量的精度非常低；另一種測量的原理是：如果引力波速度不同于光速，那么宇宙學距離上的引力波爆發(fā)信號與幾乎同時發(fā)出的電磁輻射信號到達觀測者時將產(chǎn)生一定的時差，通過這個時差就可以給出引力波速度偏離光速的幅度的上限。
　　
　　2015年9月14日，在LIGO引力波探測器成功探測到GW150914后大約0.4秒，F(xiàn)ermi衛(wèi)星上搭載的伽馬射線暴監(jiān)視器(GBM)探測到了一個持續(xù)約1秒的微弱伽馬射線暫現(xiàn)源。盡管還存在一定的爭議，但Fermi/GBM的一個專門的數(shù)據(jù)分析小組認為這個信號的顯著性達到3倍標準差，它在時間與空間上與GW150914也基本吻合，極有可能成協(xié)。中國科學院紫金山天文臺李翔、張富文、袁強等人第一時間對該成協(xié)的物理意義進行了深入探討，通過計算得到：如果引力波速度超過光速，那么其相對偏差應(yīng)小于10-17（arXiv:1602.04460）。如果GW150914與Fermi-GBM的伽瑪射線信號的成協(xié)是真實的，那么這是人類首次對引力波的速度做出高精度直接測量。該研究成果發(fā)表在《天體物理雜志快報》(ApJL)上。該文還被列入ApJL雙黑洞并合電磁對應(yīng)體研究合集。
　　
　　盡管上述結(jié)論依賴Fermi/GBM伽馬射線信號的真實性，但在2016年8月《天體物理雜志》(ApJ)的一篇論文中，紫金山天文臺李翔、胡一鳴、范一中等人研究指出短伽馬暴與引力波事件的成協(xié)性很有可能在未來幾年內(nèi)確立，并且引力波速度與光速的相對偏差可望被直接限制到10-18的精度。該文中他們還首次給出了“同時進行引力波速度高精度直接測量及愛因斯坦弱等效原理檢驗”的研究方案。
　　
　　這兩項研究工作得到科技部“973”計劃、國家自然科學基金、中科院B類先導專項的資助。
　　
　　（原標題：紫金山天文臺高精度直接測量引力波速度）
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標簽：引力波

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