国际引力波论文奖

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国际引力波论文奖

国际引力波论文奖自2006年设立,每年从全球範围众多被推荐的博士论文中,选出1篇作为获奖论文。国际引力波委员会(Gravitational Wave International Committee)由来自全球主要大学和研究所的8名资深科学家组成。中科大物理学院天文系校友缪海兴是获此奖项的首位华人。

基本介绍

  • 中文名国际引力波论文奖
  • 时间2006年
  • 举办方国际引力波委员会
  • 例子缪海兴

简介

国际引力波论文奖自2006年设立,每年从全球範围众多被推荐的博士论文中,选出1篇获奖论文。国际引力波委员会(Gravitational Wave International Committee)由来自全球主要大学和研究所的8名资深科学家组成。2010年度被推荐论文众多,其中荣誉提名论文16篇。中科大物理学院天文系校友缪海兴是获此奖项的首位华人。

引力波天文学

兴起

引力波天文学是观测天文学20世纪中叶以来逐渐兴起的一个新兴分支,其发展基础是广义相对论中引力的辐射理论在各类相对论性天体系统研究中的套用。与基于电磁波观测的传统观测天文学相对比,引力波天文学是通过引力波这个途径来观测发出引力辐射的天体系统。由于万有引力相互作用和电磁相互作用相比强度十分微弱,引力波的直接观测对现有技术而言还是一个很大的挑战。自1916年爱因斯坦发表广义相对论,在理论上预言引力波的存在以来,引力波至今未能在实验上直接被检测到。从这个意义上说,真正实现通过引力波的观测来从实验上研究天体系统,从而完善引力波天文学这一新兴领域还为时尚早。但从相关的理论研究角度来看,理论上的引力波天文学已经存在,它的发展基础是20世纪中叶以来在引力辐射框架下的天体物理学研究,其中最着名的例子是普林斯顿大学的拉塞尔·赫斯(Russel Hulse)和约瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)发现的脉冲双星,PSR 1913+16,这些研究使人们逐渐发现相对论性引力在天体系统中的重要地位。而从实验的角度来看,引力波的探测技术研究已经取得了相当的成果,研究人员预测人类很有可能在不远的将来实现对引力波的直接探测。

概念

广义相对论预言下的引力波来自于宇宙间带有强引力场的天文学或宇宙学波源,近半个世纪以来的天体物理学研究表明,引力辐射在天体系统中出现的场合非常丰富。这些可期待的波源包括银河系内的双星系统(白矮星、中子星或黑洞等緻密星体组成的双星),河外星系内的超大质量黑洞的合併,脉冲星的自转,超新星的引力坍缩,大爆炸留下的背景辐射等等。引力波的观测意义不仅在于对广义相对论的直接验证,更在于它能够提供一个观测宇宙的新途径,就像观测天文学从可见光天文学扩展到全波段天文学那样极大扩展人类的视野。传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测,而引力波天文学的出现则标誌着观测手段已经开始超越电磁相互作用的範畴,引力波观测将揭示关于恆星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。

特点

与基于电磁波观测的传统观测天文学不同,引力波天文学具有如下特点
引力波直接联繫着波源整体的巨观运动,而非如电磁波那样来自单个原子或电子的运动的叠加,引力辐射所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。例如对一个双星系统观测到的引力波的偏振揭示了其双星轨道的倾斜度,这类关于波源运动的巨观信息通常无法从电磁辐射观测中取得。 如果比较波长与波源尺寸的关係,宇宙间的引力波并不像电磁波那样波长比波源尺寸小很多,这使得引力波天文学通常不能像电磁波天文学那样对波源进行拍照成相,而是类似声波直接从波形分析波源的性质。 大多数引力波源很难或根本无法通过电磁辐射直接观测到(例如黑洞),这个事实反过来也成立;考虑到现在一般认为宇宙间不发射任何电磁波的暗物质所占比例要远大于发射电磁波的已知物质,暗物质与外界的唯一相互作用即是引力相互作用,引力波天文学对这些暗物质的观测具有重要意义。 引力波与物质的相互作用非常弱,在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射,这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息,例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播,这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。
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