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人类首次“看到”引力波,回顾2017年诺贝尔物理学奖

文章来源: 发布时间:2018-03-01 10:24:00 点击数:

    2017103日瑞典当地时间1145,在瑞典首都斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院宣布了2017年的诺贝尔物理学奖,该奖项的获得者是Rainer Weiss Barry C.BarishKip S.Thorne,以表彰其在引力波研究方面做出的贡献。

引力波是一种时空涟漪,如同石头被丢进水里产生的波纹。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。

在诺贝尔物理学奖公布短短几天后,全球多国科学家16日同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。

美国东部时间817841分(北京时间2041分),美国“激光干涉引力波天文台LIGO)捕捉到这个引力波信号。此后2秒,美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。

这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的多信使天文学进入一个新时代。

“几十年来,我们一直孜孜以求准备探测双中子星合并的引力波,美国加州理工学院LIGO数据分析小组负责人艾伦·温斯坦教授说,“那天早上,我们所有的梦想成真。LIGO项目组在美国华盛顿发布这一重大发现。中国、德国、英国和法国等国科学家也各自举行新闻发布会。相关论文发表在《科学》《自然》等学术期刊上。

引力波是由黑洞、中子星等碰撞产生的一种时空涟漪,宛如石头丢进水里产生的波纹。百年前,爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在,但直到2015年人类才首次探测到引力波,3名美国科学家因此获得今年的诺贝尔物理学奖。

817日的事件中,全球约70个地面及空间望远镜从红外、X射线、紫外和射电波等波段开展观测,确认引力波信号来自距地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系。

美国田纳西大学天体物理学教授迈克尔·吉德里告诉新华社记者,多信使天文学结合使用多种探测手段,是引力波天文学的一个“圣杯这样的探测将在天文学和天体物理的许多领域开启全新的探索途径。

中国紫金山天文台副研究员金志平参与的国际团队,通过对此次引力波光学信号的观测和光谱分析,首次提供确凿证据证实,中子星合并是宇宙中金银等元素的主要起源。金志平说:这就是宇宙中的巨型黄金制造厂

必做!预测与诺贝尔物理学奖引力波相关高考题

12017103日诺贝尔物理学奖授予Rainer Weiss Barry C.BarishKip S.Thorne,以表彰其在引力波研究方面做出的贡献。证实了爱因斯坦100年前所做的预测。他们发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统彼此绕旋时,向外辐射出引力波而带走能量.根据万有引力相关知识,有同学做出如下判断正确的是(  )

A.其中一颗星的向心力加速度会越来越小

B.彼此之间旋转的角速度会越来越大

C.彼此之间万有引力会逐渐减小

D.它们的动能会越来越小

答案:B

【考点】万有引力定律、向心力。

22017年诺贝尔物理学奖授予3名美国科学家,以表彰他们为发现引力波作出的贡献。引力波是爱因斯坦在广义相对论中预言的,即任何物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动,可以把它想象成水面上物体运动时产生的水波。引力波在空间传播的方式与电磁波类似,以光速传播,携带有一定能量,并有两个独立的偏振态。

引力波探测是难度最大的尖端技术之一,因为只有质量非常大的天体加速运动时才会产生较容易探测的引力波。2016211日,美国激光干涉引力波天文台宣布探测到了引力波,该引力波是由距离地球13亿光年之外的两个黑洞合并时产生的。探测装置受引力波影响,激光干涉条纹发生相应的变化,从而间接探测到引力波。下列说法正确的是(  

A.引力波是横波

B.引力波是电磁波

C.只有质量非常大的天体加速运动时才能产生引力波

D.爱因斯坦由于预言了引力波的存在而获得过诺贝尔物理学奖

3北京时间2016212340左右,激光干涉引力波天文台(LIGO)负责人宣布,人类首次发现了引力波.它来源于距地球之外13亿光年的两个黑洞(质量分别为26个和39个太阳质量)互相绕转最后合并的过程.合并前两个黑洞互相绕转形成一个双星系统,关于此双星系统,下列说法正确的是(   

A.两个黑洞绕行的线速度相等

B.两个黑洞绕行的角速度相等

C.两个黑洞绕行的向心加速度相等

D.质量大的黑洞旋转半径大

4美国科研人员2016211日宣布,他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于去年9月首次探测到引力波,这一研究成果证实了爱因斯坦100年前所做的猜测,并且获得了2017年诺贝尔物理学奖。在爱因斯坦的描述中,有质量的物体会使它周围的时空发生扭曲,物体质量越大,时空就扭曲的越厉害。当有质量的两物体加速旋转的时候,他们周围的时空会发生起伏,震颤,波浪……这种“时空扰动以波(涟漪)的形式向外传播,这就是“引力波。其实只要有质量的物体加速运动就会产生引力波,不同方式产生的引力波的波长是不一样的。

引力波是以光速传播的时空扰动,是横波。引力波和物质之间的相互作用极度微弱,因此它的衰减也是极度缓慢的。引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口,引力波携带着与电磁波截然不同的信息,将为我们揭示宇宙新的奥秘。根据上述材料做下列推断,其中一定错误的是(   

A.引力波应该有偏振现象

B.引力波应该携带波源的信息

C.引力波应该只能在真空中传播

D.引力波应该不容易被探测到

答案:ABC 

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