據(jù)外媒報(bào)道，澳大利亞研究理事會(huì)(ARC)暗物質(zhì)粒子物理卓越中心(CDM)和西澳大學(xué)的研究人員建造了一個(gè)突破性的探測(cè)器，旨在利用石英來(lái)捕捉高頻引力波。在其運(yùn)行的前 153 天，該探測(cè)器檢測(cè)到兩個(gè)事件，原則上可能是高頻引力波，而科學(xué)家之前沒(méi)有記錄過(guò)此類(lèi)事件。這種高頻引力波可能是由原始黑洞或暗物質(zhì)粒子云產(chǎn)生的。

　　這一結(jié)果本月發(fā)表在美國(guó)物理學(xué)會(huì)《 APS Physics》雜志上，文章標(biāo)題為"用體聲波高頻引力波天線(xiàn)探測(cè)到的罕見(jiàn)事件"。

　　引力波最初是由阿爾伯特-愛(ài)因斯坦預(yù)言的，他的理論是天文物體的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致時(shí)空曲率波在宇宙中蕩漾，幾乎就像石頭掉進(jìn)一個(gè)平坦的池塘所引起的波浪。這一預(yù)測(cè)在 2015 年被首次探測(cè)到的引力波信號(hào)所證明?？茖W(xué)家們認(rèn)為，低頻引力波是由兩個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)并相互融合或一個(gè)恒星消失在黑洞中造成的。

　　從那時(shí)起，引力波研究的新時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始，但目前這一代主動(dòng)式探測(cè)器的特點(diǎn)是只對(duì)低頻信號(hào)有很強(qiáng)的敏感性;對(duì)高頻引力波的探測(cè)仍然是天文學(xué)中一個(gè)未被探索的、極具挑戰(zhàn)性的前沿。盡管大部分注意力都集中在低頻引力波上，但也有大量關(guān)于高頻引力波來(lái)源的理論建議，例如原初黑洞。

　　由 CDM 研究小組設(shè)計(jì)的用于接收高頻引力波的新探測(cè)器是圍繞一個(gè)石英晶體體聲波諧振器(BAW)建立的。該裝置的核心是一個(gè)石英晶體盤(pán)，由于聲波穿過(guò)其厚度，它能以高頻率振動(dòng)。然后這些波在設(shè)備上誘發(fā)電荷，可以通過(guò)在石英盤(pán)的外表面放置導(dǎo)電板來(lái)檢測(cè)。

　　BAW 裝置被連接到一個(gè)被稱(chēng)為 SQUID 的超導(dǎo)量子干涉裝置上，該裝置對(duì)來(lái)自石英 BAW 的低電壓信號(hào)起著極其敏感的放大器作用。這個(gè)組件被放置在多個(gè)輻射防護(hù)罩中，以保護(hù)其不受雜散電磁場(chǎng)的影響，并被冷卻到低溫，以便在 SQUID 放大器的幫助下將石英晶體的低能量聲波振動(dòng)檢測(cè)為大電壓。

　　該團(tuán)隊(duì)包括 Maxim Goryachev 博士、 Michael Tobar 教授、William Campbell、Ik Siong Heng、Serge Galliou 和 Eugene Ivanov 教授，現(xiàn)在他們將致力于確定該信號(hào)的性質(zhì)，有可能確認(rèn)對(duì)高頻引力波的探測(cè)。

　　Tobar 教授說(shuō)，引力波只是被探測(cè)到的一個(gè)可能的候選者，但對(duì)這一結(jié)果的其他解釋可能是電荷粒子的存在或機(jī)械應(yīng)力的積累、流星事件或內(nèi)部原子過(guò)程。它也可能是由于一個(gè)質(zhì)量非常高的暗物質(zhì)候選者與探測(cè)器相互作用。

　　“令人激動(dòng)的是，這一事件表明新的探測(cè)器是敏感的，并給我們帶來(lái)了結(jié)果，但現(xiàn)在我們必須確定這些結(jié)果到底意味著什么，” Tobar 教授說(shuō)。

　　“通過(guò)這項(xiàng)工作，我們首次證明了這些設(shè)備可以作為高度敏感的引力波探測(cè)器使用。”

　　“這個(gè)實(shí)驗(yàn)是目前世界上僅有的兩個(gè)在這些頻率下搜索高頻引力波的實(shí)驗(yàn)之一，我們有計(jì)劃將我們的觸角延伸到更高的頻率，之前沒(méi)有其他實(shí)驗(yàn)關(guān)注過(guò)這些頻率。”

　　“這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展有可能提供對(duì)這些高頻引力波的首次探測(cè)，使我們對(duì)引力波天文學(xué)的這一領(lǐng)域有新的認(rèn)識(shí)。”

　　“下一代的實(shí)驗(yàn)將涉及建立一個(gè)克隆的探測(cè)器和一個(gè)對(duì)宇宙粒子敏感的μ子探測(cè)器。如果兩個(gè)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)引力波的存在，那將是非常令人興奮的。”
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