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港科大團隊提出高頻重力波創新探測方法 助探索宇宙奧秘

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2024-06-06 17:36 | 稿件來源:香港新聞網

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香港新聞網6月6日電  由香港科技大學物理系副教授劉滔教授領導的研究團隊,最近提出了一種探測高頻重力波(high-frequency gravitational waves, HFGWs)的突破性方法,只需利用現時正在運作以及未來建造的天文望遠鏡,便可能在行星磁層中有效地探測高頻重力波。這項研究突破有可能大大提高科學家探測高頻重力波的能力,並促進對早期宇宙和劇烈天文事件的研究。

重力波可由早期宇宙的相變、原始黑洞的碰撞,甚至是高溫粒子的輻射和衰變等事件產生,但重力波效應極其微弱,目前只在相對較低的頻段中利用干涉測量被發現。利用重力波探索天文和宇宙學,仍然非常困難,尤其在1000赫茲以上的高頻段,干涉測量技術的使用也受到極大限制。

為了解決這個問題,劉滔教授帶領及其博士後研究員張晨博士,與中國科學院高能物理研究所任婧教授合作組成的研究團隊,取得突破性研究結果。研究利用了一個有趣的物理效應,即重力波在磁場中可以轉換為潛在的、可被偵測到的電磁波。若利用行星磁層內的長路徑提高轉換效率,便可產生更多的電磁波訊號。由於這類行星實驗室內信號通量的角分佈廣泛,因此若望遠鏡具有寬視野,探測能力可獲得進一步增強。

這個嶄新概念讓天文望遠鏡化身成重力波訊號的探測器,透過不同天文望遠鏡的合併使用,可以廣泛覆蓋高頻重力波頻率,與天文觀測的電磁波頻率相同(約兆赫茲至10^28赫茲)。這甚至包括很大一部分以前從未探索過的重力波頻段。這項研究對近地軌道衛星探測器,以及木星磁層內正在執行任務的探測器的靈敏度,都進行了初步評估。

這次研究和相關結果已於3月在《物理評論快報》發表,及後於5月更獲《自然天文學》的重點文章以“以行星大小的實驗室為宇宙學提出新見解(Planet-sized laboratories offer cosmological insights)”為題撰文介紹,強調這項研究對未來研究新型重力波探測技術的重要性。(完)

【編輯:譚暢】

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