科学家团队设计桌面演示 展示实验室中的连续引力波

一个由OzGrav科学家组成的团队，跨越多个机构和学科，设计了一个带有数据分析实例的桌面演示，以解释引力波搜索和信号处理技术。该演示可作为物理学和工程学本科生实验室的教学工具，并在《美国物理学杂志》上发表。

该项目的主要作者James Gardner（他在项目期间是墨尔本大学的OzGrav本科生，现在是澳大利亚国立大学的研究生研究员）解释说：“这个演示为一个鲜活的研究领域提供了一些迷人的见解，与他们遇到的大多数想法的年代相比，像我这样的学生应该欣赏它的时效性。”

引力波探测器是非常复杂和巨大的。但引力波探测器的工作原理是什么？引力波探测器的工作原理可以用桌面设备来演示。阿德莱德大学的研究人员已经开发出了AMIGO，就是为了做到这一点。 这项研究的共同作者、阿德莱德大学OzGrav的博士生Deeksha Beniwal解释说：“有了AMIGO这个便携式干涉仪，我们可以很容易地分享LIGO如何利用光的基本属性来探测来自宇宙最遥远的地方的波纹。”

这项工作扩展了便携式干涉仪的演示，为物理学和电子工程专业的学生选择了一些例子。本研究的共同作者、墨尔本大学电气工程专业OzGrav博士生刘昌荣（音译）解释说：“这个项目为像我这样的电气工程学生提供了一个很好的机会，让他们把一些知识投入到真实和令人兴奋的物理世界中。”

解释寻找连续引力波的过程

为了演示用桌面装置搜索信号，该团队首先需要制作一些假的信号来寻找！这就是声音的类比。这就是声音的比喻的作用：音频信号被用来模拟与探测器相互作用的引力波。该团队重点展示了对连续引力波的追寻，这是一种还没有被探测到的引力波。

该研究的共同作者、OzGrav副研究员（伯明翰大学）Hannah Middleton解释说：“连续波是来自旋转的中子星的长效信号。这些信号应该一直存在于探测器的数据中，但挑战在于如何找到它们。这个演示直接受到OzGrav物理学家和电气工程师在寻找连续引力波方面所开发的技术的启发！”

一个连续的波信号可以在频率上缓慢变化，所以这个演示中使用的音频信号也在频率上发生变化。“我们通过使用声音作为引力波的模拟物，展示了探测流浪音的过程：一个像鲸鱼叫声一样缓慢改变音调的长信号，”Gardner解释说。

这项研究的共同作者、OzGrav-Melbourne节点的负责人Andrew Melatos教授解释说：“我们希望本科生教育工作者能够强调该项目的跨学科精神，并以此为契机向学生更广泛地讲述物理学和工程学交叉领域的职业。对于有跨学科合作经验的学生来说，未来的职业前景是非常光明的。”