脉冲星计时阵列与纳赫兹引力波探测

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1915年提出广义相对论,并在一年后就预言了引力波的存在.引力波可被看作时空的“涟漪”,几乎不与其他物质相互作用,因此能够在宇宙中自由穿梭.20世纪60年代,作为引力波探测的先行者,约瑟夫·韦伯(Joseph Weber)曾宣称通过共振棒直接探测到了引力波.因为他的实验结果无法被他人重现,因而未被广泛承认.直到2015年9月14日,美国的激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)通过激光干涉的方法,首次直接探测到了引力波[1].

Rainer Weiss:引力波探测的50年

作为构思和实现历史上最大实验之一的核心的实验物理学家,诺贝尔奖获得者Rainer Weiss通往成功的路径是不同寻常的。2015年,在爱因斯坦提出广义相对论一百年后,位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)首次探测到引力波,证实了广义相对论的最后一个预言。

引引力波偏振

引力波的直接观测不但开启了一扇探测引力本质的全新窗口,而且使我们进入了多信使引力波天文学时代.引力波不影响单个检验粒子的测地线运动,其偏振态由两个相邻检验粒子的相对运动,即测地线偏离运动所决定.测地线偏离方程中只出现黎曼张量的电分量,它有6个独立分量,所以在最一般的度规引力理论中,引力波最多可以有6种偏振模式.这6种偏振模式分别为:"+"偏振态、"×"偏振态、呼吸偏振态、矢量-x偏振态、矢量-y偏振态及纵振态.爱因斯坦广义相对论中的引力波只有"+"与"×"两个张量偏振态,Brans-Dicke理论中的引力波除了"+"与"×"偏振态外,还有一个呼吸偏振态.在Horndeski及f(R)理论中,引力波除了"+"与"×"两个张量偏振态外,还有一个由呼吸模与纵振模混合而成的标量偏振态.在爱因斯坦-以太理论中,非零矢量场的出现破坏了局域洛伦兹对称性,该理论中的引力波以非光速传播,且具有5个独立偏振态.张量-矢量-标量理论中的引力波传播速度与光速不同,且该理论中的引力波具有6个独立偏振态.因为不同引力理论中的引力波偏振态不同,所以引力波偏振态的测量可用于探究引力本质.