據外媒報道，澳大利亞研究理事會(huì )(ARC)暗物質(zhì)粒子物理卓越中心(CDM)和西澳大學(xué)的研究人員建造了一個(gè)突破性的探測器，旨在利用石英來(lái)捕捉高頻引力波。在其運行的前 153 天，該探測器檢測到兩個(gè)事件，原則上可能是高頻引力波，而科學(xué)家之前沒(méi)有記錄過(guò)此類(lèi)事件。這種高頻引力波可能是由原始黑洞或暗物質(zhì)粒子云產(chǎn)生的。

　　這一結果本月發(fā)表在美國物理學(xué)會(huì )《 APS Physics》雜志上，文章標題為"用體聲波高頻引力波天線(xiàn)探測到的罕見(jiàn)事件"。

　　引力波最初是由阿爾伯特-愛(ài)因斯坦預言的，他的理論是天文物體的運動(dòng)可能導致時(shí)空曲率波在宇宙中蕩漾，幾乎就像石頭掉進(jìn)一個(gè)平坦的池塘所引起的波浪。這一預測在 2015 年被首次探測到的引力波信號所證明?？茖W(xué)家們認為，低頻引力波是由兩個(gè)黑洞旋轉并相互融合或一個(gè)恒星消失在黑洞中造成的。

　　從那時(shí)起，引力波研究的新時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始，但目前這一代主動(dòng)式探測器的特點(diǎn)是只對低頻信號有很強的敏感性;對高頻引力波的探測仍然是天文學(xué)中一個(gè)未被探索的、極具挑戰性的前沿。盡管大部分注意力都集中在低頻引力波上，但也有大量關(guān)于高頻引力波來(lái)源的理論建議，例如原初黑洞。

　　由 CDM 研究小組設計的用于接收高頻引力波的新探測器是圍繞一個(gè)石英晶體體聲波諧振器(BAW)建立的。該裝置的核心是一個(gè)石英晶體盤(pán)，由于聲波穿過(guò)其厚度，它能以高頻率振動(dòng)。然后這些波在設備上誘發(fā)電荷，可以通過(guò)在石英盤(pán)的外表面放置導電板來(lái)檢測。

　　BAW 裝置被連接到一個(gè)被稱(chēng)為 SQUID 的超導量子干涉裝置上，該裝置對來(lái)自石英 BAW 的低電壓信號起著(zhù)極其敏感的放大器作用。這個(gè)組件被放置在多個(gè)輻射防護罩中，以保護其不受雜散電磁場(chǎng)的影響，并被冷卻到低溫，以便在 SQUID 放大器的幫助下將石英晶體的低能量聲波振動(dòng)檢測為大電壓。

　　該團隊包括 Maxim Goryachev 博士、 Michael Tobar 教授、William Campbell、Ik Siong Heng、Serge Galliou 和 Eugene Ivanov 教授，現在他們將致力于確定該信號的性質(zhì)，有可能確認對高頻引力波的探測。

　　Tobar 教授說(shuō)，引力波只是被探測到的一個(gè)可能的候選者，但對這一結果的其他解釋可能是電荷粒子的存在或機械應力的積累、流星事件或內部原子過(guò)程。它也可能是由于一個(gè)質(zhì)量非常高的暗物質(zhì)候選者與探測器相互作用。

　　“令人激動(dòng)的是，這一事件表明新的探測器是敏感的，并給我們帶來(lái)了結果，但現在我們必須確定這些結果到底意味著(zhù)什么，” Tobar 教授說(shuō)。

　　“通過(guò)這項工作，我們首次證明了這些設備可以作為高度敏感的引力波探測器使用。”

　　“這個(gè)實(shí)驗是目前世界上僅有的兩個(gè)在這些頻率下搜索高頻引力波的實(shí)驗之一，我們有計劃將我們的觸角延伸到更高的頻率，之前沒(méi)有其他實(shí)驗關(guān)注過(guò)這些頻率。”

　　“這項技術(shù)的發(fā)展有可能提供對這些高頻引力波的首次探測，使我們對引力波天文學(xué)的這一領(lǐng)域有新的認識。”

　　“下一代的實(shí)驗將涉及建立一個(gè)克隆的探測器和一個(gè)對宇宙粒子敏感的μ子探測器。如果兩個(gè)探測器發(fā)現引力波的存在，那將是非常令人興奮的。”
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