激光干涉儀引力波觀測(cè)臺(tái)（LIGO）是世界上最靈敏的探測(cè)時(shí)空漣漪的儀器，而據(jù)一些物理學(xué)家的計(jì)算，它還恰好是最好的發(fā)射引力波的儀器参唆。雖然這些引力波過(guò)于微弱很難被檢測(cè)到慷组，但是研究人員相信，原則上它們可以檢測(cè)到宏觀物體之間的一些奇怪的量子效應(yīng)躯殷。

施加在LIGO的反射鏡上的量子沖力是世界上最有效率的引力波反射器

上周美國(guó)物理學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上溢棱，來(lái)自加州理工學(xué)院的Belinda Pang在做報(bào)告時(shí)就說(shuō)：“我們對(duì)LIGO進(jìn)行引力波探測(cè)上的優(yōu)化的同時(shí)，也進(jìn)行了引力波發(fā)射上的優(yōu)化”独府。

阿爾伯特?愛(ài)因斯坦在1915年解釋了重力的起源：引力波拉伸了空間本身吩伊。像地球這樣的大質(zhì)量物體扭曲了它周?chē)臅r(shí)空，物體自由運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)軌道被彎曲婆沟，于是就等效產(chǎn)生了重力便螟。愛(ài)因斯坦預(yù)測(cè)，當(dāng)兩個(gè)物體互相旋轉(zhuǎn)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生引力波唠摹，而LIGO的1000多位物理學(xué)家已經(jīng)兩次探測(cè)到了兩個(gè)大質(zhì)量黑洞合并時(shí)發(fā)射出的引力波爆捞。

時(shí)隔3個(gè)多月，LIGO再次探測(cè)到引力波信號(hào)勾拉，來(lái)源于距離地球14億光年的兩個(gè)黑洞的并合

LIGO依靠的是它的兩個(gè)極度精確的探測(cè)器煮甥，一個(gè)位于華盛頓洲的Hanford，另一坐落在路易斯安娜州的Livingston藕赞。每個(gè)探測(cè)器都有一對(duì)4千米長(zhǎng)的相互垂直的探測(cè)臂成肘。這兩個(gè)探測(cè)臂其實(shí)就是兩把長(zhǎng)尺卖局，研究人員通過(guò)激光可以測(cè)量這兩個(gè)尺子的長(zhǎng)度變化，進(jìn)而探測(cè)空間的伸曲双霍，而這種變化極其微小砚偶，用如此長(zhǎng)的尺子都很難探測(cè)得到。

兩個(gè)長(zhǎng)尺的末端都裝有40千克重的反射鏡店煞，激光就在這兩個(gè)鏡子之間來(lái)回反射蟹演，當(dāng)某一條臂的長(zhǎng)度發(fā)生了變化，激光就會(huì)相應(yīng)地發(fā)生干涉加強(qiáng)和干涉減弱顷蟀。研究人員就是通過(guò)這個(gè)叫做干涉測(cè)量的方法來(lái)獲得尺長(zhǎng)的變化酒请。而引力波如此之微弱，為了探測(cè)到它展管，LIGO的測(cè)量精度必須達(dá)到一個(gè)質(zhì)子大小的1/10,000陕牲。

但LIGO的極高的靈敏度也暗示了它能夠高效產(chǎn)生引力波。為了證明這個(gè)結(jié)論瓣老，Pang和她的同事專(zhuān)門(mén)建立了一個(gè)量子力學(xué)模型芒极，來(lái)解釋空間的彎曲是如何影響在探測(cè)臂中來(lái)回穿梭的激光的。

為了使測(cè)量盡可能的精確崇已，LIGO的物理學(xué)家必須保證光波的波峰和波谷—即相位—保持絕對(duì)的穩(wěn)定户挟。受制于量子力學(xué)的不確定性原理，這種情況下的光波振幅必然不會(huì)穩(wěn)定贱起。這種不可避免的振幅擾動(dòng)會(huì)對(duì)反射鏡產(chǎn)生隨機(jī)的沖力中痴，使鏡子產(chǎn)生微小的運(yùn)動(dòng)從而激起時(shí)空的漣漪，Pang說(shuō)迫扫。當(dāng)然疮窟，和你甩出一個(gè)保齡球所產(chǎn)生的引力波相比，LIGO產(chǎn)生的引力波可以真算不了什么诬絮，但是效率卻是最佳的鬼癣。

“這個(gè)結(jié)論并不出乎意料”，北京師范大學(xué)的物理學(xué)家Fan Zhang說(shuō)啤贩，“這個(gè)探測(cè)器的本質(zhì)就是它與引力波的耦合待秃，一旦發(fā)生了耦合，探測(cè)引力波和發(fā)射引力波就是一回事了痹屹∽队啵”

雖然微弱到無(wú)法直接被觀測(cè)，LIGO產(chǎn)生的引力波仍然可以被用來(lái)探測(cè)宏觀物體之間的量子效應(yīng)痢掠，Pang說(shuō)驱犹。量子力學(xué)下的微觀粒子（比如電子）可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方，很多物理學(xué)家就大膽地推測(cè)足画，也許我們可以做到讓宏觀物體（比如LIGO的一個(gè)反射鏡）處于相似的量子態(tài)中雄驹。

這種微秒的狀態(tài)不會(huì)持續(xù)太久佃牛，系統(tǒng)受外部世界影響會(huì)發(fā)生“退相干”效應(yīng)，從而坍塌到某一個(gè)確定的狀態(tài)医舆》溃“然而，我們可以獲得退相干的速度彪饺，并與引力波的影響相比較”钦将，Pang說(shuō)。一些物理學(xué)家認(rèn)為重力在宏觀物體量子態(tài)坍塌的過(guò)程中起到了特殊的作用通冕。

“這是一個(gè)很有意思的想法阱纷，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常有具挑戰(zhàn)性，”P(pán)ang的合作者同時(shí)也是加州理工學(xué)院的物理學(xué)家Yiqui Ma說(shuō)到创炉，“為了看到引力波的量子效應(yīng)辞唤，研究人員必須消除其它所有的退相干源〕吣牵”P(pán)ang認(rèn)同了這一點(diǎn)为巾，“真是難以至信的困難”，她說(shuō)丹自，“但是也只有LIGO有條件實(shí)現(xiàn)它了彰朴。”

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