科學(xué)家造世上最精密測量儀 可測量宇宙膨脹速度
來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-06-23 17:58:38

據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)站報道,德國科學(xué)家們已經(jīng)將"光學(xué)頻率梳"這一技術(shù)成功的應(yīng)用在天文望遠鏡上,這使得人類在探索諸如宇宙中是否存在和地球相似的天體、宇宙是如何膨脹等問題上又更進了一步。
2005年,諾貝爾獎評審委員會將該年度諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給美國哈佛大學(xué)物理學(xué)教授羅伊-格勞伯、美國科羅拉多大學(xué)的約翰-霍爾和德國慕尼黑路德維希-馬克西米利安大學(xué)物理學(xué)教授、63歲的特奧多爾-亨施,以表彰他們在光學(xué)領(lǐng)域的理論和應(yīng)用方面作出的杰出貢獻。諾貝爾獎評審委員會說,霍爾和亨施在利用激光進行超精密光譜學(xué)測量方面成就斐然,尤其為完善“光梳”技術(shù)作出了重要貢獻。這標志著“光梳”技術(shù)可以真正開始為人類探索而服務(wù)了。
所謂的“光梳”擁有一系列頻率均勻分布的頻譜,這些頻譜仿佛一把梳子上的齒或一根尺子上的刻度,可以它用來測定未知頻譜的具體頻率。“光梳”在很多領(lǐng)域都有用武之地,比如它可以改進現(xiàn)有的全球定位系統(tǒng)、可以提高太空望遠鏡的觀測精度等。此外,這種技術(shù)還可以應(yīng)用于研究物質(zhì)和反物質(zhì)的關(guān)系,以及對某些自然界常數(shù)可能產(chǎn)生的變化進行檢測。
如今,科學(xué)家們已經(jīng)開始逐漸將這項技術(shù)用于實際之中了。德國的科學(xué)家日前就成功的將這項技術(shù)用于天文望遠鏡上,這將有助于人類揭開許多宇宙之謎。特奧多爾-亨施說,“看起來我們好像在實現(xiàn)人類眾多夢想的道路上越走越近了”。有關(guān)這一技術(shù)最新應(yīng)用的論文已經(jīng)發(fā)表在本周出版的《科學(xué)》雜志上了。
該研究項目是由來自德國馬克思普朗克量子光學(xué)研究所(Max Planck Institute of Quantum Optics,MPQ)、歐洲南天天文臺(European Southern Observatory,ESO)等眾多科學(xué)家組成的一個研究小組來完成的。來自MPQ的天文學(xué)家斯坦梅茨(Tilo Steinmetz)介紹說,天文學(xué)家們通常用一種叫攝譜儀的工具來測量來自宇宙中天體發(fā)出的光、顏色組成和頻率等。通過這些他們可以計算出該天體的速率,還可以尋找新的行星或者對宇宙的膨脹進行研究。因此,攝譜儀對光線頻率的校準度要求非常高。在這種情況下,“光梳”技術(shù)就相當于一把尺子,對遙遠天體發(fā)出的光線的顏色組成進行測量。
這項新技術(shù)的成功應(yīng)用得益于天文學(xué)和量子光學(xué)的結(jié)合,在某種程度上來說也就是MPQ和ESO的技術(shù)合作。科學(xué)家們利用激光發(fā)出一種超短脈沖制造了這把“光梳”尺子。2007年,MPQ實驗室對這把尺子成功的進行了測試,并制造出了一個原型裝置。在經(jīng)過不斷的改進后,研究人員于2008年3月8日將這個裝置安裝在真空塔望遠鏡(Vacuum Tower Telescope)上,并且對太陽發(fā)出紅外線光譜進行了測量。斯坦梅茨表示,實驗結(jié)果令人印象深刻,這項技術(shù)所達到的精確度表明它是能夠解開眾多宇宙之謎的。他還補充到,“我們的測試精確度已經(jīng)遠遠超過現(xiàn)有其他的技術(shù)水平了,我們將會繼續(xù)進行研究,而且還要讓這套系統(tǒng)變得更加實用”。
來自ESO的天文學(xué)家安東尼奧-馬內(nèi)斯科(Antonio Manescau)說,“我們將會對遙遠銀河系的運動進行測量,它們一秒鐘才移動幾厘米。這個速度就像我們看蝸牛在爬一樣,因此‘光梳’的準確性非常重要”。
在真空塔望遠鏡上取得成功后,科學(xué)家們已經(jīng)開始在智利臘希拉(LaSilla)天文望遠鏡的HARPS行星搜索器上使用這項技術(shù)了。科學(xué)家們最終要達到的目的是通過它來研究宇宙膨脹的速度,這將讓科學(xué)家們有機會對愛因斯坦的相對論進行驗證,同時對宇宙中一些其他的神秘現(xiàn)象,比如暗能量的研究也會取得進展。
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