研究者讲述引力波探测背后的故事:爱因斯坦都会吓一跳

新华网

2016-02-12 19:07 来源:澎湃新闻

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“我们探测到了引力波。我们做到了。”当地时间11日清晨,当美国“激光干涉引力波天文台(LIGO)”执行主任、加州理工学院教授戴维·赖茨在华盛顿宣布这一消息时,挤在美国加州理工学院天文学与天体物理学中心参加同步新闻发布会的上百名科研人员沸腾了。
长久的欢呼、掌声和泪水……难怪科研人员这么激动,依照科学家的说法,人类探测到引力波,如同一个失聪的人突然获得听觉,从此获得感知世界的新能力。
1916年6月,爱因斯坦预测了宇宙中的涟漪。  本文图片均来自网络
这一天,距爱因斯坦预测引力波存在已有百年。
“我相信爱因斯坦看到今天的结果,一定也会吓一跳,”LIGO科学合作组织研究成员之一、加州理工学院物理学教授陈雁北当天接受新华社记者采访时说,“尽管他会因自己在广义相对论、量子力学、激光等多个领域的贡献感到欣慰,但百年来物理学已获得前所未有的发展。对于人类今天的成就,爱因斯坦一定无法想象。”
2015年9月14日星期一,升级版LIGO探测器刚刚开始运行,来自意大利的博士后马尔科·德拉戈什便收到搜索引力波信号程序的提示,这个提示他几乎每天都会收到。然而,这次却有些不同。两个LIGO探测器均探测到3分钟前、在当地时间上午11时50分45秒抵达的一个强度指数高达24的信号,而通常这种信号强度只有10。
1974年首次发现了脉冲双星PSR B1913+16,这个星体由2个在近距离轨道里相互缠绕的中子星组成,而且以爱因斯坦预测的速度螺旋式向内靠拢——似乎引力波带走了能量。
一个小时后,参与该项目的全球相关研究人员都收到了德拉戈什的问询电子邮件——是否有人注入了这一信号。
然而,这一貌似普通的邮件并未引起大多数科研人员的注意。此前一些类似“假消息”的出现,让多数研究者没把这封邮件当回事儿。一名不愿透露姓名的科学家有点不好意思地告诉记者,他每天都能收到好几百封与LIGO探测器有关的邮件,因此在接到这封邮件后,他直接就将其拖入了“垃圾箱”。
LIGO原型机实验室专家埃里克·金特罗对新华社记者回忆自己得知引力波可能被探测到的经历时说:“我们被告知不得声张,我甚至没有告诉家人,其实直到今天我们还没有好好庆祝,我只是在当时偷偷攥了下拳头,对自己说‘YES’。”
除了时常出现的无价值信息以外,“盲注”也是让人不敢轻信此次引力波信号的原因。参与LIGO项目的澳大利亚墨尔本大学研究员孙翎告诉记者,在LIGO的正式运行中,有研究团队会做“盲注”操作,就是偷偷加入一些模拟的引力波信号,让其他研究者在不知有信号注入的情况下客观检验探测的准确性。
2014年3月17日,科学家们曾宣布他们发现了原初引力波的证据。
LIGO数据分析负责人之一、加州理工学院物理系教授艾伦·魏因施泰因告诉新华社记者,得到引力波可能出现的信号时,他们的心情通常是矛盾的,一面会想“诺贝尔奖来了?”又会想“恐怕又是盲注,还是睡会儿吧”。
魏因施泰因回忆起5年前自己与一些科研人员聚集在加利福尼亚州帕萨迪纳的酒吧内,讨论可能探测到引力波的情景。但最终证实,那只是一次盲注试验。
太多次“打击”,让魏因施泰因在去年9月14日深夜收到德拉戈什的邮件时,本能地感到难以置信。
在随后获悉没有研究人员进行盲注试验后,魏因施泰因检查了几千个数据信道,且仍不断自我质疑。
位于南极的观测点。
在接下来的日子里,疑似靠谱的引力波信号让LIGO科学合作组织的1000多名科研人员忙坏了,在全球分布的多个超级计算机开足马力,进行大量数据验证。
一些科学家开始忍不住了,美国亚利桑那州立大学的物理学家劳伦斯·克劳斯今年1月在社交网站推特上发布消息,称LIGO探测器发现了引力波,不少媒体也开始发布消息。甚至将来论文发表在哪本杂志上也引发热议。
与此同时,不少科学家颇有微词:数据验证完成前不该轻易发布消息,类似行为缺乏严谨的科学态度。但从另一个侧面可以看出,人们等这一天真的太久了。
2015年10月12日,另一个疑似揭示引力波的信号出现,它被编号为LVT151012。由于这一发现再次发生在周一,圈内人士将其称为“第二次周一事件”。不少人打趣说,看来引力波只发生在周一。不过,那只是个小小的信号,科学家认为尚不足以称其为引力波信号。
激光干涉引力波天文台工作人员正在工作。  视觉中国 图
但这一信号并非不重要,陈雁北告诉记者,从统计学角度来说,引力波不可能是一个极其罕见的事件,尽管小信号LVT151012还属于疑似状态,但增加了先前信号的可信度。
最终,翻来覆去把大量数据分析了多遍之后,科研人员“说服”了自己,并向全世界宣布了研究结果。
爱因斯坦百年前预言引力波存在,但也曾认为,由于引力波太过微弱,它无法被探测到。孙翎对记者说:“我们证明了爱因斯坦的正确,另一方面他也说错了,我们真的探测到了。”
探索
我是马普引力物理所的博士生,引力波如何被发现?发现引力波的意义何在?问我吧!
明镜 2016-02-12 302 已关闭提问
责任编辑:李跃群澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 引力波,LIGO,爱因斯坦,澎湃,澎湃新闻

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