LISA计划如何捕捉并测量仅可见的引力波？

教育先锋 2025年07月05日 18:16 637 0

问题描述

精选答案优

LISA（激光干涉引力波天文台）计划是一项旨在直接探测宇宙中引力波的天文观测项目。引力波是爱因斯坦在1916年提出的理论，它们是由于质量巨大的物体加速运动时产生的时空扰动，这些扰动以光速传播。LISA计划通过极其精确的激光干涉仪来测量这些扰动，从而间接探测到引力波的存在。

捕捉引力波的关键技术

LISA由三个位于不同位置的观测台组成，每个观测台都有一个激光干涉仪。这些干涉仪由两个垂直的长臂组成，每个长臂都是一个高度真空的管道，长度可达数公里。当引力波经过地球时，它会稍微改变空间中的距离，这种改变会导致激光的传播时间发生变化，从而改变了干涉仪中激光的相位差。

LISA的干涉仪非常敏感，能够测量到极其微小的相位变化。为了放大这些信号，LISA使用了一种称为激光冷却的技术，这可以显著减少激光中的噪声。此外，通过精确的时间控制和校准，LISA能够确保测量结果的准确性。

当LISA探测到引力波的信号后，科学家们会使用先进的数据分析技术来解释这些信号。这包括使用信号处理算法来区分引力波引起的信号和其他背景噪声。通过这种方式，LISA能够提供关于引力波源的详细信息，例如它是由黑洞合并、中子星碰撞还是宇宙微波背景辐射的波动产生的。

LISA的科学目标是寻找宇宙中的引力波源，并提供关于宇宙早期条件、黑洞、中子星以及宇宙膨胀等方面的新信息。通过长期监测，LISA有望揭示宇宙中最极端条件下物质和能量的性质。