新方法利用行星磁层探测高频引力波

香港科技大学物理系副教授刘涛教授领导的研究团队提出了一种探测高频引力波的新方法。

该团队的创新方法可以利用行星磁层中现有的、技术上可行的天文望远镜成功探测到高频引力波，为以有效和技术上可行的方式研究早期宇宙和剧烈的宇宙事件开辟了新的可能性。

引力波是由各种天文现象产生的，例如早期宇宙的相变和原始黑洞的碰撞。然而，它们的效应极其微弱，目前仅利用干涉测量法在相对较低的频段发现了它们。

因此，使用引力波观测宇宙面临着重大的技术挑战，特别是在探测一千赫兹以上的高频带时，干涉仪的使用受到严格限制。

为了解决这一难题，刘教授及其博士后研究员张晨博士与中国科学院高能物理研究所任静教授合作，在最新研究中取得重大突破。该研究利用引力波在磁场中可以转换成可探测的电磁波这一有趣的物理效应。

利用行星磁层内的延伸路径，可以提高转换效率，产生更多的电磁波信号。由于行星实验室内信号通量的角分布更广，因此对于具有宽视场的望远镜来说，探测能力可以得到进一步增强。

这种创新方法允许单台天文望远镜充当引力波信号探测器。通过组合多台望远镜，可以实现从兆赫到1028赫兹的高频引力波频率的广泛覆盖。

这一频率范围相当于天文观测中使用的电磁波谱，其中包括很大一部分以前从未在引力波探测中探索过的频率。这项研究对低地球轨道卫星探测器和木星磁层内正在进行的任务的灵敏度进行了初步评估。

这项研究于3月发表在《物理评论快报》上，随后于5月在《自然天文学》杂志上发表题为《行星大小的实验室提供宇宙学见解》的文章，强调了这项研究对未来研究新型引力波探测技术的重要性。