时空涟漪的捕捉者:引力波理论基础与现代探测技术
引力波是爱因斯坦广义相对论预言的一种时空扰动,它以光速传播,承载着宇宙中最剧烈天体事件的信息。自1916年爱因斯坦首次从理论上预测引力波的存在,到2015年激光干涉引力波天文台首次直接探测到引力波信号,人类经历了近一个世纪的漫长求索。引力波的发现不仅验证了广义
引力波是爱因斯坦广义相对论预言的一种时空扰动,它以光速传播,承载着宇宙中最剧烈天体事件的信息。自1916年爱因斯坦首次从理论上预测引力波的存在,到2015年激光干涉引力波天文台首次直接探测到引力波信号,人类经历了近一个世纪的漫长求索。引力波的发现不仅验证了广义
在过去的几十年里,从互联网的出现到功能不断增强的便携式设备的小型化,数字电子技术在所有技术突破中都发挥了至关重要的作用。尽管它们持续推动着技术创新,但某些需要超高带宽和性能的应用表明,它们需要互补的新兴技术。光子学尤其适合于此,它利用光以最小的延迟处理大量信息
干涉仪是一大类实验技术的总称,其思想是利用波的叠加来获得波的相位信息,从而获得实验中所涉及的物理量。干涉仪并不仅限于光学干涉仪。干涉仪广泛应用于天文学、光学、工程测量、海洋学、地震学、光谱分析、量子物理实验、遥感、雷达等精密测量领域。
量子引力理论试图将引力和量子力学结合起来。一项名为“来自时空量子纠缠的引力”(GQuEST)的桌面实验将使用一种新型干涉仪来搜索此类理论预测的一种物理效应,这种干涉仪可以记录光子数而不是测量干涉图案。
凭借非接触、高灵敏度的优势,干涉测量技术已成为现代精密仪器的核心技术。在精密制造领域,激光干涉仪能够以纳米级精度控制光刻机工作台的位置,确保集成电路制造的精准性。而在宏观尺度上,这一相同的物理原理被应用于人类最宏伟的科学探索之一——引力波探测。
传统干涉仪(如马赫-曾德尔型、迈克尔逊型)虽然传感精度高,但依赖空间光路结构,体积庞大,实际应用受限。能否将它们缩小成芯片大小?关键在于解决一个问题:如何让光在芯片上传播?
分数量子霍尔(FQH)效应是指电子在强磁场和二维空间中形成的特殊量子态,因其能够展现出分数电荷和奇异交换统计的准粒子——任意子,成为了凝聚态物理的研究热点。