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光子可以揭示“大质量引力”，新的理论认为，与世界上最敏感的引力波探测器相比，这是一个激进的新设计。  图解：两颗中子星合并的艺术家插图。（图片：R.Hurt/Caltech-JPL） 引力波，或时空涟漪，一直在地球上滑动，携带着关于宇宙的奥秘。但是直到几年前，我们也根本无法探测到这些波，即使是现在，我们也只拥有最基本的能力来探测宇宙的伸展和挤压。 然而，一个新提出的引力波探测器，可以测量光和重力粒子之间的相互作用，可能会改变这一点。在这一过程中，该探测器可以回答关于暗能量和宇宙膨胀的重大问题。 如今，地球上的三个探测器——激光干涉引力波天文台和处女室引力波天文台——的工作原理是相同的：引力波在穿过地球时会微弱地拉伸和挤压时空。通过测量激光穿过一段长距离所需的时间，探测器可以测出时空变化的大小。但是由于变化微弱，需要极其敏感的设备和统计模型才能探测出来。  在这篇新论文中，三位研究人员提出了一种全新的方法：通过寻找引力子（带有重力的理论粒子）和光量子（组成光的微粒子）之间直接相互作用的效应来捕捉引力波。这篇新论文的合著者以及印度焦特布尔的印度理工学院的物理学家Subhashish Banerjee认为，通过研究那些与引力子作用后的光量子，可以重建引力波的性质。Banerjee称这样的探测器比现有的探测器更便宜也更易建造。“测量光量子是人们非常了解的事，”Banerjee告诉《生活科学》，“它经过了极为充分的研究，而且一定不像激光干涉引力波天文台那种设置那么具有挑战性。”  没有人能确切知道引力子和光量子是如何相互作用的，主要是由于引力子完全停留在理论阶段，没有任何物品可以孤立存在。但是这篇新论文的研究者做出了一系列的理论预测：当一股引力流撞击一股光子流时，这些光子会散射。而且这种散射会以一种微小的、可预测的模式—物理学家可以使用研究光的量子物理学家开发的技术来放大和研究这种模式。 自爱因斯坦时代以来，将小量子世界的物理学与大规模的引力和相对论物理学联系起来一直是科学家们的目标。但尽管新建议的研究引力波的方法将使用量子方法，但它并不能完全弥补微小到大型的缺口。  班纳吉（Banerjee)补充说：“但这是朝这个方向迈出的一步。” 他说，探究引力子的直接相互作用可能会解决宇宙中其的他一些深奥的谜团。 作者在论文中指出，光散射的方式将取决于引力子的具体物理性质。根据爱因斯坦的广义相对论，引力子是无质量的且以光速传播。但是根据一系列被称为“大质量引力”的理论，引力子有质量且运动速度比光速慢。一些研究人员认为，这些想法可以解决诸如暗能量和宇宙膨胀之类的问题。班纳吉（Banerjee）说，使用光子散射检测引力波可能会有副作用，告诉物理学家大质量引力是否正确。  “没有人知道这种光子重力探测器最终会有多灵敏”，Banerjee说。这很大程度上取决于探测器的最终设计特性，目前，尚无任何探测器在构建中。但是，他说，他和两个合著者希望实验者们马上建造一个光子重力探测器。在理论物理中，质量引力理论通过赋予引力子非零的重量来修改广义相对论。在经典理论中，这意味着引力波遵循波动方程，所以，引力波会以低于光速的速度传播。  质量引力理论有着漫长而曲折的历史，追溯回20世纪30年代，沃尔夫冈·保利（Wolfgang Pauli）和马库斯·菲尔兹（Markus Fierz）首次提出了在平坦时空背景下传播的大型自旋2场的理论。后来在20世纪70年代，质量引力理论遭遇了危机，幻象模式和广义相对论的不连续性使得在极限处引力子质量变为零。尽管在三维时空这些问题已经被解决有一段时间了，但是在四维以及更高维时空，直到2010年Claudia de Rham, Gregory Gabadadze和Andrew Tolley 的工作(dRGT model)才把这些问题解决。 参考资料 1.Wikipedia百科全书 2.天文学名词 3.Rafi Letzter-四龙，空格，DUO 如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 翻译：天文志愿文章组-快速翻译小分队 联合署名：四龙，空格，DUO， 审核：天文志愿文章组- 排版：零度星系 参考资料 1.WJ百科全书 2.天文学名词 3.原文来自：https://www./graviton-photon-interaction-hunting-machine.html 本文由天文志愿文章组-四龙，空格，DUO翻译自Rafi Letzter的作品，如有相关内容侵权，请于三十日以内联系运营者删除。 注意：所有信息数据庞大，难免出现错误，还请各位读者海涵以及欢迎斧正。 结束，感谢您的阅读与关注全文排版：天文在线（零度星系） 转载请取得授权，并注意保持完整性和注明出处 浩瀚宇宙无限宽广 穹苍之美尽收眼底 |
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