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物理学家计算出大爆炸后引力波信号的精确频率

第一次,理论物理学家已经计算出了在大爆炸之后出现的特定引力波信号的精确频率。

就像我们必须弄清希格斯玻色子的频率,然后科学家才能发现它一样。这意味着科学家现在可以开始跟踪被称为“振荡子”的长期消失的宇宙现象的信号,使我们能够更进一步了解宇宙。

引力波是由阿尔伯特爱因斯坦在1916年预测的,但直到去年,它们的存在才被科学家证实。这些引力波与通过太空发出的所有其他波不同,并且它们给我们一种全新的方式来研究宇宙。

这是因为当引力波穿过宇宙时,它们实际上收缩和拉伸空间。时间连续体,扭曲了空间本身的几何形状。

所有加速质量都预计会发射引力波,但引力波是如此难以搜寻,到目前为止,只有当其源头非常大的时候,如如两个巨大的黑洞合并,我们才能够检测得到。

但是当我们获得更先进的设备时时,我们将能够“收听”引力波,并利用它们更多地了解宇宙的诞生。

为了给其他科学家提供寻找在宇宙的所有巨大的光晕和噪音的想法,来自瑞士巴塞尔大学的理论物理学家团队一直在研究所谓引力波的随机背景--在大爆炸之后发射的一系列引力波的强度和频率。

通过这个设想,一旦我们寻找到一些信号,然后可以通过实验测试,以确认它们是否真的存在。

那么来自大爆炸的引力波怎样的?

要理解这一点,我们需要了解在早期宇宙中发生了什么。首席研究员Stefan Antusch说:“宇宙大爆炸发生后一秒钟,宇宙中的一切仍然是非常小,且密集和高热的状态。”

这个微小的宇宙只存在了一个极短暂的时间,但在那个微小的空间中,物理学家认为宇宙存在一个被称为“暴胀子”的假设粒子。

这些“暴胀子”经历了剧烈的波动,有时形成团块,使它们在太空的局部区域振荡。这些地区被称为“振荡子”,研究人员表示,他们将爆发出如此强大的引力波,以至于我们今天仍然能够发现它们。

Antusch说:“虽然‘振荡子’已经不存在,但它们发射的引力波是无所不在的,我们通过这些引力波去更深入的了解过去的宇宙。

使用数值模拟,团队现在能够计算振荡信号的精确形状,如上图所示。

Antusch解释说:“在我们的计算之前我们不会想到振荡可以在特定频率产生这样强的信号。”

当然,计算是相对容易的部分。现在,实验物理学家必须借此预测的信号,并尝试使用引力波检测器,如LIGO识别它。

但是已经有许多由理论物理学家计算的奇怪信号,这些信号已经被实验证实,并且改变了我们对宇宙的理解,比如希格斯玻色子。

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