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2017-10-04 2017年諾貝爾物理獎,花落重力波

 
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  愛因斯坦在百年前就曾預測過兩顆黑洞互撞時應該會引發重力波,但直到2015年9月14日,重力波(gravitational wave)才首度成功探測,它花了130億年才傳播到地球上,被位在美國的LIGO重力波探測器偵測到。這個重力波訊號其實非常微弱,但經過重重驗證,天文物理學家們確認這個訊號為真。時至今日,科學家們已成功偵測到5次確信的重力波訊號,少了LIGO的幫助,將很難達成這樣的成就。這開啟了一個全新的探測方式,不僅讓科學家們能瞭解宇宙中最劇烈的天文事件,並能持續檢測我們認知的底限。

  LIGO,是雷射干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)的簡稱,由來自全球超過20多個國家、一千多名科學家參與的國際性計畫。為了實現這個計畫,他們已經奮鬥了近50年。為了表彰LIGO這些科學家的熱情與決心,2017年諾貝爾物理獎將此榮譽給推動並帶領LIGO計畫前進的先驅:萊納·魏斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip S. Thorne)和巴里·巴里什(Barry C. Barish)。

  在1970年代中期,魏斯已經分析出可能干擾觀測的背景雜訊的來源,那時他便設計出一種偵測器,利用雷射來進行干涉,應該可以過濾掉這些背景雜訊。在很早之前,索恩和魏斯就已確信重力波應該是可以被偵測到的,而且一旦偵測到,將大大改變我們對宇宙的認知。

  重力波以光速向外擴散,掃過宇宙空間,如同愛因斯坦在他廣義相對論中所描述的一樣。重力波都是在質量加速時產生,例如一對黑洞互繞這樣的情況。愛因斯坦雖然做過這樣的預測,但他堅信科學家應該不可能偵測到重力波。LIGO計畫最重要的設置就是兩道互相垂直的龐大雷射干涉儀,當重力波通過地球時,這個雷射干涉儀可以偵測到比原子核還小數千倍的微小擾動。

  到目前前為止,各類型的電磁波輻射和粒子,例如宇宙線或微中子等,都已經應用在宇宙探索中。然而,重力波能直接見證時空本身的變動,和以前的探測方式完全不同,對那些看不到的宇宙事物,更具優勢。科學界都在期待重力波能為我們帶來更多的發現和宇宙訊息。

萊納·魏斯Rainer Weiss Rainer Weiss Rainer Weiss

1932年生於德國柏林,麻省理工學院物理學榮譽教授。

獲獎貢獻:1/2

相關介紹:

巴里·巴里什Barry C. Barish  Barry C. Barish  Barry Barish  

1936年生於美國內布拉斯加州奧馬哈,加州理工學院林德物理學教授。

獲獎貢獻:1/4

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基普·索恩Kip S. Thorne  Kip S. Thorne  Kip Stephen Thorne

 1940年生於美國猶它州洛根,加州理工學院榮譽費曼理論物理學教授。與導演克里斯多福·諾蘭共同合作完成《星際效應》電影計畫。

獲獎貢獻:1/4

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索恩介紹重力波影片:

資料來源:https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2017/, 2017.10.03, KLC

延伸閱讀:

天文新知:2017-10-02 LIGO與Virgo首度聯手觀測黑洞合併產生重力波!

影片:3分鐘影片帶您搞懂重力波(請記得開啟中文字幕)

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