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科學家團隊設計桌面演示 展示實驗室中的連續引力波

時間:2022-04-07 10:36:31 來源: cnBeta.COM


一個由OzGrav科學家組成的團隊,跨越多個機構和學科,設計了一個帶有數據分析實例的桌面演示,以解釋引力波搜索和信號處理技術。該演示可作為物理學和工程學本科生實驗室的教學工具,并在《美國物理學雜志》上發表。

該項目的主要作者James Gardner(他在項目期間是墨爾本大學的OzGrav本科生,現在是澳大利亞國立大學的研究生研究員)解釋說:“這個演示為一個鮮活的研究領域提供了一些迷人的見解,與他們遇到的大多數想法的年代相比,像我這樣的學生應該欣賞它的時效性?!?/p>

引力波探測器是非常復雜和巨大的。但引力波探測器的工作原理是什么?引力波探測器的工作原理可以用桌面設備來演示。阿德萊德大學的研究人員已經開發出了AMIGO,就是為了做到這一點。 這項研究的共同作者、阿德萊德大學OzGrav的博士生Deeksha Beniwal解釋說:“有了AMIGO這個便攜式干涉儀,我們可以很容易地分享LIGO如何利用光的基本屬性來探測來自宇宙最遙遠的地方的波紋?!?/p>

這項工作擴展了便攜式干涉儀的演示,為物理學和電子工程專業的學生選擇了一些例子。本研究的共同作者、墨爾本大學電氣工程專業OzGrav博士生劉昌榮(音譯)解釋說:“這個項目為像我這樣的電氣工程學生提供了一個很好的機會,讓他們把一些知識投入到真實和令人興奮的物理世界中?!?/p>

解釋尋找連續引力波的過程

為了演示用桌面裝置搜索信號,該團隊首先需要制作一些假的信號來尋找!這就是聲音的類比。這就是聲音的比喻的作用:音頻信號被用來模擬與探測器相互作用的引力波。該團隊重點展示了對連續引力波的追尋,這是一種還沒有被探測到的引力波。

該研究的共同作者、OzGrav副研究員(伯明翰大學)Hannah Middleton解釋說:“連續波是來自旋轉的中子星的長效信號。這些信號應該一直存在于探測器的數據中,但挑戰在于如何找到它們。這個演示直接受到OzGrav物理學家和電氣工程師在尋找連續引力波方面所開發的技術的啟發!”

一個連續的波信號可以在頻率上緩慢變化,所以這個演示中使用的音頻信號也在頻率上發生變化?!拔覀兺ㄟ^使用聲音作為引力波的模擬物,展示了探測流浪音的過程:一個像鯨魚叫聲一樣緩慢改變音調的長信號,”Gardner解釋說。

這項研究的共同作者、OzGrav-Melbourne節點的負責人Andrew Melatos教授解釋說:“我們希望本科生教育工作者能夠強調該項目的跨學科精神,并以此為契機向學生更廣泛地講述物理學和工程學交叉領域的職業。對于有跨學科合作經驗的學生來說,未來的職業前景是非常光明的?!?/p>


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