科学家开创出一种改进引力波探测器的新技术

西澳大利亚大学的物理学家跟一个国际研究团队合作开创了一项能改进引力波探测器的新技术，该探测器是科学研究人员使用的最敏感的仪器之一。这项新技术使世界上现有的引力波探测器能达到以前认为只有通过建造更大的探测器才能实现的灵敏度。

这篇发表在《Communications Physics》上的论文由西澳大学ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)牵头，与ARC工程量子系统卓越中心、哥本哈根的尼尔斯-玻尔研究所和帕萨迪纳的加州理工学院合作。

来自西澳大学物理系的名誉教授David Blari指出，这项技术将被称为声子的声音振动量子粒子跟激光的光子合并在一起，从而创造出一种新型的放大技术，在这种技术中，合并的粒子来回循环数十亿次而不丢失。

Blair表示：“一百多年前，爱因斯坦证明了光是以小能量包的形式出现的，我们现在称之为光子。”

光子最复杂的应用之一是引力波探测器，它允许物理学家观察由宇宙碰撞引起的空间和时间的涟漪。

“在爱因斯坦预测光子两年后，他提出热和声音也是以能量包的形式出现，我们现在称之为声子，”Blair说道，“声子以其量子形式单独驾驭要棘手得多，因为它们通常被称为热背景的大量随机声子所淹没。”

据悉，Blair曾因其对首次探测引力波的贡献而被授予2020年著名的总理科学奖。

论文的第一作者Michael Page博士表示，诀窍是将声子和光子结合在一起，使广泛的引力波频率可以同时放大。

“这项新突破将让物理学家观察到已知宇宙中最极端和最集中的物质，因为它坍缩成一个黑洞，当两颗中子星相撞时就会发生这种情况，”Page博士说道。

Blair表示，这些波形听起来就像一个简短的尖叫声，由于其音调太高，所以目前的探测器无法听到。

“我们的技术将使这些波形清晰可闻，并且还将揭示中子星中的中子在这种极端状态下是否会被分裂成被称为夸克的成分。看到核物质变成黑洞最令人兴奋的是，这个过程就像创造宇宙的大爆炸的反面。观察这种情况的发生就像观看一部向后播放的大爆炸电影。”

Blair表示，虽然该技术并不代表改进引力波探测器的即时解决方案，但它提供了一条低成本的改进途径。