美欧拟用飞船发射激光验证爱因斯坦相对论
时间:2017-12-08

  科学欧洲 - 欧洲和美国打算用航天器激光来验证爱因斯坦的相对论

  爱因斯坦在他着名的广义相对论中预言了引力波的存在

  据英国“每日电讯报”报道,在不久的将来,飞行约300万英里(约合483万公里)的三艘飞船将通过空间发射激光束,用于验证爱因斯坦的广义相对论物理学家希望这个雄心勃勃的任务能够帮助他们验证引力波的存在,爱因斯坦在他着名的广义相对论中预言了这一现象,此外,引力波也是这个理论的最后一个未经证实的部分。

  这个使命是与美国宇航局和欧洲航天局合作进行的,将派三架太空船绕太阳轨道运行。每艘航天器都充满了浮动的黄金和白金立方。航天器发射的激光束将被用于测量在立方体之间的距离处发生的微弱引力波引起的微小变化。引力波源于深空的突发事件。根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞等大物体相撞,空间和时间的波浪将向外流动,这些波称为引力波。

  为了应对这一任务,以及如何利用这个任务来加深我们对周围宇宙的了解,国际专家委员会制定了详细的计划。英国格拉斯哥大学的引力波专家Gimhaeff负责起草这个计划,他说:引力波是爱因斯坦广义相对论的最后一部分,它没有被证明是正确的,它们是当一个巨大的星体(如黑洞或塌陷的恒星)在太空中加速时产生,这种加速的运动可能是因为它们被另一个引力较大的物体(例如一个巨大的黑洞)所拖曳,遗憾的是,我们没有发现它们因为引力波太弱,所以我们计划的新实验有很大的潜力帮助我们找到引力波的痕迹。

  在地球上发现引力波的一系列努力以失败告终。这些尝试只能以较高的频率检测引力波。迄今为止,科学家们已经能够证实爱因斯坦的广义相对论所作的许多预言,包括光在重力作用下弯曲,重力以恒定速度移动,时间和空间可能扭曲的事实在重力的作用下,爱因斯坦的其他理论包括最着名的方程E = mc ^ 2,也经受了科学验证的考验。

  新的太空任务被称为LISA(激光干涉仪空间天线的缩写)。由于三艘航天器距离很远,这项任务可以检测到频率很低的引力波。 LISA将成为有史以来最大的探测器。

  LISA探路者是一个较小的测试任务。英国空间研究公司Astrium EADS的英国工程师正在加紧努力创造探路者,预计将于2011年发射。通过验证用于探测引力波的技术,这项测试任务将为更加雄心勃勃的任务铺平道路。目前,科学家们已经开始为LISA开发设备,但这种探测器到2020年才能推出。

  他们想要看到的是,一旦检测到引力波,引力波就可以提供有关宇宙的新信息,而目前无法通过光,无线电波,X射线等电磁辐射获得。在格拉斯哥大学研究重力波的Shirarawo教授指出,黑洞是如此的密集,以至于没有光线或辐射可以从内部逃逸。来自黑洞周围扭曲时空的引力波让我们找到了研究黑洞的新方法。另外,我们也可以通过引力波来了解塌陷恒星的内部物质状态。

  英国Astrium公司的科学和探索业务开发经理Ralph Cody目前正在开发LISA Pathfinder。他说:观察宇宙星系崩溃或大型黑洞碰撞等事件需要使用超高精度技术。我们的最终目标是证明这项技术是有效的,然后再试图把三颗航天器放在轨道上,并保持在接近500万公里的距离。他们将只能通过激光束连接在一起,测量其位置精确度高达百万分之一微米。

  英国“每日电讯报”报道了原文(英文)

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