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物理学家在室温条件下检测到了“虚空”的声音

物理学家在室温环境下测量了“虚空”的声音——这是我们通往聆听宇宙的能力的重要一步。

如何测量虚空的声音?不妨将其理解成无处不在的空间的“背景噪声”与科学仪器相互作用的方式。

毕竟,整个宇宙都随着量子起落而噼啪作响,为了能够捕捉到遥远天文巨人的微弱回声——如黑洞合并过程中荡漾的引力波涟漪——我们需要把量子噪音设为测量基点。

到目前为止,我们大多数人都知道真空并不是真的空无一物——它实际上充满了随涨随消的量子泡沫(虚粒子对)。我们无法亲耳听到“泡沫破碎”的声音,但对于用来测量时空微小扭曲的敏感设备,它们可以营造出相当于震耳欲聋的效果。

当粒子与LIGO这样的探测器相互作用时就会产生被称为量子辐射压力的现象——LIGO是美国的激光干涉引力波天文台,3年多前正是它确认了引力波的存在。

这种量子辐射压力成为一种可以干扰观察结果的“噪声”。但是,像其他量子现象一样,我们通常需要在超低温的环境才能检测出量子辐射压力。

但路易斯安那州立大学的一组研究人员在室温下检测到了这种量子效应。

这很有用,它意味着我们现在可以将这些发现应用到现实世界的仪器中。

实验用到了微型版本的LIGO——完全版LIGO是一对相距近2000英里的观测台。

通过比较两束激光的光程差,2015年,LIGO发现了由13亿光年外的一对黑洞相互旋转引起的微小的空间震荡。

黑洞合并听起来极其宏大,但是可被检测到的空间翘曲却十分微小——约为质子直径的1/1000。

是的,两个质量相当于几十个太阳的天体相互碰撞,才制造出如此微小的涟漪。

从那时起,我们一直期待能够更好地测量大质量天体产生的空间震荡。

尽管技术有所改进,我们仍然面临难题——为了增强高版本LIGO的听力,我们需要更敏感的设备。

物理学家Thomas Corbitt解释说,为了使用更敏感的设备就要消除背景噪音。

这就是测量虚空的声音的意义所在——通过确定LIGO等探测器中出现的量子辐射压力,把背景噪音当做基准从测量结果中剥离出来。

这是重要的第一步。

我们可能无法阻止量子泡沫的涨落,但现在我们知道泡沫破碎时发出的声音是什么样,忽略掉这些声音,我们将能够听到巨大天体的微弱呼吸。

这项研究发表在Nature上。

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