引力波,引力波源及引力波探測.pptx

;报告题纲;前言：广义相对论的几个经典检验和预言;4．雷达回波延迟；1964年Shapiro首次提出。地球发出的雷达信号经太阳附近到达另一行星;1.引力波－Einstein广义相对论的预;爱因斯坦广义相对论的引力场方程;此时的时空结构为平直时空度规再加上一个微扰在无质量时空区域可简化为常见的波动方程：;重复指标表示求和，每个指标由1到4(时间1维，空间3维)。;结论：;2．引力波的检测原理及引力波检测;平面引力波中X型极化和+型极化对粒子环的作用示意图;两类引力波探测器;上世纪60年代中期，J.Weber（韦伯）教授领导的实验小组在美国Maryland（马里兰）大学建成。

实验装置：悬挂的铝棒（重1.4吨）＋压电陶瓷传感器。灵敏度为h~2X10-15。

Weber的检测器工作在室温下，来自热运动的噪声会干扰实验结果。目前采用高Q值低内耗铝合金在超低温(10-2K)下工作，工作的引力波频段为

~1000Hz段，灵敏度为h~2X10-21。

缺点：非共振频段的引力波反应弱；守株待兔式探测需要昂贵的实验维持费用。;部分实验结果：;者是大质量天体的突然运动.;其原理与传统的迈克尔逊干涉仪完全相同,引力波作用将引起两垂直光臂(检验质量)产生不同的距离变化，从而改变两束干涉光的光程差，通过干涉条纹移动反映出来！其工作频率下限为10Hz。欧洲宇航局拟建的LISA工作频率下限为10-2Hz。; 除此之外，英德联合（德国汉诺威CEO600）、法国和意大利(VIRGO)、日本(东京大学天鼓TAMA计划)都正在或拟建造引力波探测站，但规模都比LIGO小。

/o/2002-05-20/116089.shtml

特别值得一提的是目前中国科学家正在拟定的“小型激光天文动力学空间计划”MiniASTROD(Astrodynamical

SpaceTestofRelativityusingOpticalDevices)，这主要针对欧洲已批准拨款额为10亿欧元的LISA（LaserInterferometerSpaceAntenna）计划，主要倡导者台湾新

竹清华大学倪维斗教授早期毕业于美国加州大学，终生从事引力和相对论的研究，在引力理论和引力实验领域中均有所建树。在欧洲LISA计划的基础上，提出了相对投资较少的ASTROD计划。他退休后来到北京中国国家天文任职，积极推动ASTROD计划的实现。ASTROD建成后可以把相对论规

律的验证灵敏度提???3个数量级。当然它还有其它很多重要任务，比如精密天文观测、太阳系探测、精密时钟空间飞行器设计等。;引力波探测的主要困难：

天然引力波信号极弱。平直时空度规取

（1，-1,-1,-1），理论推算认为天然的引力波的对度规的扰动仅为~10-30的量级。目前无法人工产生高强度引力波用于实验。

自然条件与技术水平的局限。太空噪声，检测设备及检验质量的热运动噪声，信号转换损失，地面振动，目前的测量技术水平等。

强引力波源的时间随机性。

理论上的原因。引力波与检测质量的作用截面极小；宇宙深处的引力波按与距离平方衰减的规律传到地球，衰减多；Einstein预言引力波时使用的弱引力场线性近似等。;3．高频引力波探测的一种可能方案

－－引力波的电动力学响应;遗迹引力波能谱图

曲线I－普通膨胀模型；曲线II－精质暴胀模型

探测器工作频率区域：(1)LISA（~10-7-1Hz），其中包括MiniASTROD(~10-6-10-3Hz)；(2)LIGO(~1-104Hz)，其中包括微波

腔差频响应(~103-104Hz)；(3)Weber棒(~103Hz)；(4)微波腔基频谐振(~108-109Hz)；(5)引力波对高斯光束的电磁响应(~109-1011Hz)。高频段的探测目前还只限于理论方面的工作。;4．引力波源;在目前已经发现的大约五百颗脉冲星中,PSR1913+16是唯一一个由两颗中子星组成的双星系统.

从1974年以后,泰勒和他的合作者不断地分析积累多年的观测资料,确定了该双星系统的轨道参数以及各种相对论效应.

在1984年发表的结果是:两颗星的质量均为太阳质量的1.4倍,为中子星的典型质量;公转周期的变化率为(-2.40±0.09)×10-12,与广义相对论的引力辐射阻尼理论所预言的完全一致.这是引力波存在的第一个间接定量证据,是对爱因斯坦的广义相对论的一项重要验证.;天体爆发引力波源：特点：随机性。

超新星爆发，天体引力坍塌，黑洞合并等。

随机背景引力波：庞杂天体的引力辐射；形成黑洞前的引力辐射；特别要提到的是针对大爆炸模型提出的精质暴胀模型产生的遗迹引力波(RelicGW)，如果大爆炸模型正确，这一成分应该包括。引力波对物质的穿透能力极强，它几乎