新型引力波探测器:可用来寻找网球大小的黑洞

2021年06月23日 17:12 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,一种新型引力波探测器,它能发现大爆炸后网球大小的黑洞。UNamur的天体物理学家Fuzfa教授说道:“探测原始黑洞为理解宇宙起源提供了新的视角,因为这些仍是假设的黑洞,它们被认为是在大爆炸后的几分之一秒内形成的。 它们的研究对理论物理学和宇宙学的研究具有极大的兴趣,因为它们可以明显地解释宇宙中暗物质的起源。”

据了解,由其领导的研究团队刚刚开发了这种类型的探测器的应用以观察“小”的原始黑洞。他们的研究结果日前已发表在《Physical Review D》上。“直到今天,这些原始黑洞仍是假设的,因为很难区分由恒星核心内爆产生的黑洞和原始黑洞。如果能够观测较小的黑洞也就是行星的质量但只有几厘米大小的黑洞,情况就会有所不同,”研究团队说。他们继续说道:“我们正在为实验人员提供一种可以通过捕捉它们合并时发出的引力波来探测它们的设备,这种引力波的频率比目前可用的要高得多。”

但技巧是什么呢?一个引力波“天线” 是由一个特定的金属腔组成,并适当地浸入一个强大的外部磁场中。当引力波穿过磁场时,会在腔内产生电磁波。在某种程度上,引力波会使空腔产生“嘶嘶”声(共振),不是用声音而是用微波。

这种设备只有几米大小,但却足以探测距离地球数百万光年的原始小黑洞的融合。它比几公里长的常用探测器像LIGO、Virgo和KAGRA干涉仪要紧凑得多。这种探测方法使得它对非常高频的引力波(100 MHz的量级,而LIGO / Virgo / Kagra的引力波只有10-1000 Hz)非常敏感,而这些引力波不是由聚变、中子星或恒星黑洞等普通天体物理源产生。

另一方面,它是探测小黑洞的理想工具,行星的质量和大小从一个小球变成了一个网球。“我们的探测器方案结合了已掌握的和日常生活中的技术如微波炉中的磁控管、核磁共振磁体和无线电天线。但不要马上把你的家用电器拆开就开始冒险:先读读我们的文章,然后订购你的设备,弄明白这个设备以及输出的信号,”研究人员笑着说道。

这项专利技术虽然目前还处于先进的理论建模阶段,但已经具备了进入更具体阶段的所有必要要素,即原型的构建。无论如何,它为我们宇宙起源的基础研究铺平了道路。除了原始黑洞,这种类型的探测器还可以直接观测大爆炸时发射的引力波从而探测到比在粒子加速器中实现的能量更高的物理。

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