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E015 引力波探测十周年|宇宙中最不可理解的事情,就是宇宙竟然是可以被理解的。

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今年,恰好是这场观测的十周年,也是广义相对论创立的110周年。这中间相隔的100年,也是我们世界观突变的100年。今天,这将是嗑嗑科学天文系列的第一期,我们邀请到了刚从加州伯克利访学归来的博士生林春博,聊聊引力波研究背后的故事,尽管目前理论和观测依然矛盾重重,但正如爱因斯坦所说,宇宙的永恒之谜,在于其可理解性,而宇宙竟然能被理解,这本身就是奇迹。

本期嘉宾 林春博 西湖大学仇旻实验室 博士生 本期主持 沈 是

时间轴 04:41 从理论预言到探测:引力波问题的百年经典 7:29 LIGO的探测原理:巨型激光干涉仪,探测质子的千分之一变化 13:28 加州伯克利访学经历:从不同角度探寻宇宙膨胀问题 27:42 宇宙正在超光速膨胀 30:10 如何用引力波去探测宇宙在膨胀 33:10 宇宙真的很坚硬吗? 40:00 宇宙作为一个巨大的实验室 49:13 嘉宾推荐:《宇宙极简史》 ———————————————— 相关知识准备 本期内容中涉及到的如何测算宇宙膨胀常数(即哈勃常数,H₀) 宇宙距离阶梯法(Cosmic Distance Ladder) 核心工具:造父变星 + Ia型超新星(标准烛光) 原理:通过造父变星定标近距离星系,再用Ia型超新星扩展到更远距离,建立距离-红移关系。 代表结果:SH0ES团队测得 H0​=73.04±1.04km/s/Mpc

CMB拟合法(Planck卫星) 原理:通过精确测量CMB温度涨落,拟合ΛCDM模型,外推得到H₀。 代表结果:Planck 2018给出 H0​=67.4±0.5km/s/Mpc

引力波 用引力波观测数据推测宇宙膨胀常数(哈勃常数 H₀)的核心思路,是把引力波源当作“标准汽笛”(standard siren): 波本身给出光度距离 D_L; 同源的电磁对应体(或透镜延迟、宿主星系光谱)给出红移 z; 使用贝叶斯分析方法,独立得到的光度距离与红移带入标准模型拟合,即可解出 H₀。

宇宙微波背景辐射的发现者彭齐亚斯、威尔逊和喇叭形天线。 LIGO检测到的引力波信号图

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