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21個零:黑洞互撞「生波紋」 隔13億年不易測

2016-09-29

「重力波」是指時空曲率中,以波的形式從射源向外傳播的擾動,如同石頭被丟進水裡產生的波紋一樣。根據廣義相對論,黑洞、中子星等質量龐大的天體,在相互碰撞過程中可能會產生「重力波」。愛因斯坦在1915年發表廣義相對論時,首次預言了「重力波」存在,但多年來科學家一直未找出直接的證據證明「重力波」確實存在。

LIGO在去年9月及12月先後兩次探測到「重力波」,成功印證有關預言。不過,要探測「重力波」到底有多難?韋斯以「21個零」作解釋,「我們估算的兩個合併的黑洞(去年9月的發現)是在13億年前發生,即是這股『重力波』在宇宙中前進了13億年,在去年才抵達地球,所以產生的『重力波』傳送至地球時已經非常非常微弱。」若以比喻來說,如同一根頭髮的厚度去除以地球與甯P之間的距離;以數字表示即「0.000000000000000000001」,故只有極精密的儀器才可監察到。

事實上,LIGO的組成是經過研究員無數次的調整及協調才得以運作,韋斯解釋其運作原理時說,在LIGO的兩個天文台中,全長4公里的L形LIGO干涉儀會將鐳射分成兩束,並在兩個干涉臂之間來回穿梭,兩束鐳射可用來以極高精度測量干涉臂末端鏡子的位置,「當重力波經過探測器時,鏡子之間的距離會有極為微小的改變,即使改變量小於質子直徑的萬分之一,我們也可以探測得到。」 記者 鄭伊莎

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