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一种微观测试引力波的实验方案

已有 3111 次阅读 2016-3-4 08:54 |系统分类:科研笔记

引力波只有在两个物体的相互作用下才能体现出来。目前从宏观体系测试引力波的工作已有报道。但是耗费巨大,结果随机性很强,难以重复。从现代科学的要求出发,发展可重复的引力波测试技术非常必要。

引力作用是一种弱相互作用。在宏观世界很难测得。尽管大物体的引力场中,小物体会受到引力作用已是不争事实。但是,从质量相当物体的作用中观察引力波的存在非常困难。目前多在“大质量星体的激烈运动”中观测,是因为我们使用的观测工具是宏观的。在此尺度下,引力波带来的引力变化实在太小了。本方案提出微观测试,借助于微观粒子的运动动力学作为观测的尺子,有可能实现微观引力波观测。

本方案在已有的囊泡融合实验观察(Macromol. Rapid Commun.,2007,28,1251-1256)的基础上,提出在无重力场的条件下,采用快速相机观察囊泡融合过程,并根据两个相似质量物体融合成为较大物体过程中所带来的引力场变化,确定引力波的存在。

除了已有的实验材料以外,实验还需要两个必要条件:一是无重力实验环境;二是超高速摄像机。这两项技术均较为成熟,相对于天体观察来说,费用很低。

引力波的存在与否,可以从融合过程发生前后的时间区段中,周围相关粒子(囊泡)的运动状态来判断。这些粒子在正常情况下会进行布朗运动,其动力学会受到周围引力波的作用。通过融合前后动力学分析,可以推断引力波是否变化,以及是否存在。

本方案的风险在于两个微观囊泡融合带来的引力波仍然很小,对周围运动粒子的运动无影响。这就需要在实验前进行理论模拟,需要理论物理的帮助。

观察后的研究工作包括将微观观察与宏观观察进行比较,印证引力波的存在。同时,提出本方案希望引来更多方案的出现,开展理论物理与各种不同学科领域的交叉研究。

 




人类首次探测到引力波
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