分类： 天文学 提交时间： 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 自 2015 年以来，人们已经探测到 93 例恒星级双黑洞并合引力波事件，测量了双黑洞质 量、自旋和距离等参数，并获得了其统计分布。不同双黑洞起源机制产生的双黑洞性质分布，特 别是自旋分布，会显著不同，其可用来限制双黑洞起源。简单回顾了双星演化和动力学相互作用 等双黑洞形成机制及自旋来源；综述了利用自旋限制双黑洞起源的一般方法和常见模型，以及利 用 LIGO/Virgo 引力波数据取得的相关进展，并对未来发展前景进行了展望。
分类： 天文学 提交时间： 2024-07-03 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 引力波是广义相对论的重要预言，引力波探测是当代物理学最活跃的前沿领域之一。引 力波的发现使引力波天文学完成了从寻找引力波到研究引力波这一历史性转折，开创了引力波 天文学蓬勃发展的新时代。以地球为基地的激光干涉仪引力波天文台和空间引力波探测器在世 界各地迅速地发展起来。随着探月工程的开展，以月球为基地的激光干涉仪引力波天文台的建造 也越来越引起人们的关注。该文对月基激光干涉仪引力波天文台进行了简介：首先回顾其历史、 陈述其有利条件及探测器基本参数和光学结构，展望其未来的发展前景。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-05-18
摘要： 2015年，LIGO探测到第一例引力波，这是百年探索的重大突破。对于干涉仪记录到的光程差，主流物理界的解释是：由于四极矩的偏振特性，分别拉伸和压缩了迈克尔逊干涉仪的两条光臂，产生了不同的形变，从而产生了光程差。本文给出不同的理解：我们已经证明：运动源电荷发出的电磁波是各向异性的，沿不同方向传播的速度有差别。 将这一思路推广到引力波，便得到自然的推论：运动质量源发出的推迟引力波是各向异性的，沿不同方向传播的速度有差别，从而产生了波程差。这种物理图像自然而清晰，似应更合理。
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2023-06-12 合作期刊: 《核技术》
摘要： 探寻量子色动力学（Quantum Chromodynamics，QCD）相结构一直是高能重离子碰撞物理研究的重要目标。近年来，转动背景下的QCD相变引起了研究者们的关注。本文基于AdS/QCD对偶，研究了化学势、角速度对QCD临界点的影响。研究发现：化学势减小了临界转速c，角速度降低了c和相变温度。我们通过计算一些可以表征QCD相变的探针，如拖曳力、扩散系数、喷注淬火参数和J/的谱函数，发现喷注淬火参数和拖曳力在相变温度附近有增强，峰值所对应的温度随着化学势的增加降低，这与相图中相变温度随化学势增加而降低相对应。谱函数的结果表明，磁场促进重介子的溶解，使末态J/产额的压低更明显。我们研究了早期宇宙QCD全息相变产生的引力波，发现胶子凝聚抑制了引力波的能量密度，峰值频率位置随着胶子凝聚增加而下降。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 广义相对论是继牛顿万有引力理论后，在强引力场、强动态时空区域更精准的引力理论，大量的天文观测验证了广义相对论的正确性。但广义相对论与量子理论在逻辑体系上不相容，广义相对论还存在时空奇点的理论问题，宇宙学中还存在暗物质和暗能量的引力本质问题等。在使用 Yunes 等人提出的 Einstein-aether 理论修改引力波模板的基础上，用 Fisher Matrix 的参数估计法，探讨了几个典型双星系统对修改引力模板的参数估计所能达到的参数估计精度，以及LIGO 和 VIRGO 已经发现的 11 个双星并合事件应对修改引力的限制能力；最后，使用匹配因子的方法，探讨修改引力的参数对引力波模板的影响。如果 Einstein-aether 理论只是微小修正广义相对论引力波波形，11 个双星引力波事件可以对 Einstein-aether 理论的3个参数给出限制； 如果 Einstein-aether 理论波形与广义相对论引力波波形存在明显偏离，对 Einstein-aether 理论的检验需要更仔细的引力波波形研究和数据分析。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 球状星团和星系核中拥有非常密集的恒星质量黑洞，当两个黑洞相互靠近时，会形成偏心率极高的轨道并发射引力波。该类信号的探测将有助于黑洞物理的进一步研究，加强对黑洞种群的理解。然而，这类引力波尚未被探测到，在当前的研究里没有被广泛考虑。因此，研究它的可探测性是重要的。根据数值相对论模拟，最近的研究给出了抛物线黑洞交会的准确波形。利用引力波搜索工具 Minke，在总质量和距离两个参数空间里制作了大规模的数据集，并定量计算了探测范围。结果表明，黑洞交会产生的引力波很可能是当前地基探测器的潜在探测对象，同时，下一代引力波探测器明显扩大了探测范围。最后讨论了如何判断并合信号为黑洞俘获的热点问题。利用信号在两种采样器下的后验分布，提出了一种区分方法。通过比较不同的后验，发现双黑洞并合与黑洞俘获信号在并合时间 t0 上存在显著差异，这将有助于在并合样本中区分这两种波源。
分类： 天文学 提交时间： 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 极小质量白矮星双星对于双星演化、公共包层、AM CVn 双星、星震学研究都十分重 要。考虑到它们的周期比较短，它们还是重要的引力波源，然而它们的形成和演化仍然不清 楚。通过利用最新的一种磁滞模型，建立了极小质量白矮星双星的形成和演化模型。研究给 出它们形成的初始参数空间，并发现通过稳定物质转移形成的极小质量白矮星的质量范围为 (0.11 ∼ 0.21) M⊙。此外，研究发现部分极小质量白矮星双星能在宇宙年龄内演化成为 AM CVn 双星，这些极小质量白矮星的质量范围为 0.14 ∼ 0.16 M⊙。研究还发现它们的引力波信号 能被 LISA、天琴、太极探测器探测到。最后还讨论了不同的物质积累效率对于同一双星系统演 化结果的影响，发现它除了明显影响主星最终质量外，对于伴星和双星演化过程并无太大影响。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 深度学习用于引力波探测是近几年的研究热点。匹配滤波法可以看作模板存储于卷积核参数中的单卷积层的神经网络，通过加深模型的深度可以在参数大大减少的同时得到相似的探测效果。对不同的卷积核大小、卷积核的数量 (模型的宽度)、卷积层的数量 (模型的深度) 的深度学习引力波探测模型进行了讨论。另外，对全连接层前采用批量归一优化 (batch normalization, BN) 模型的探测效果进行了研究，发现单卷积层的模型在加入 BN 后的探测精度由 50% 左右提高到了 90% 以上。研究结果为匹配滤波模板数量的压缩提供了潜在的新方法，匹配滤波后通过BN 层和全连接层也许能够大大减少匹配模板数量。
分类： 天文学 提交时间： 2024-07-03 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 研究表明，基于深度学习的引力波搜寻，有望解决匹配滤波方法的低效率问题。与传统 的匹配滤波引力波信号搜寻、基于贝叶斯后验或深度学习的波源参数估计方法相比，基于深度学 习的端对端的引力波搜寻输出缺乏波源的时频信息，如双星并合信号到达时间和信号在探测站 灵敏度区间的持续时间等。首次实现了深度学习用于应变信号时频点的细粒度分类，研究了基于 图像语义分割的引力波搜寻方法。通过真实噪声和仿真物理信号合成数据，使用 Q 变换将其转 换为时频图，构建像素级标注数据集。构建并训练时频图像语义分割模型，研究了其应用于引力 波信号数据分析的可行性。结果表明语义分割方法未来有望作为基于深度学习的引力波信号搜 寻流水线的一个组件，还可用于进一步提取信号的时频信息。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 近年来，微弱引力波探测取得了重要进展。针对引力波测量中的噪声抑制问题，综述了引力波探测的棒状引力波探测器、地面激光干涉仪、空间激光干涉阵列等几种典型方法，解释引力波探测原理，介绍各种引力波探测方法中热噪声、散粒噪声和杂散气体噪声等噪声来源，阐述噪声抑制方法，并介绍四重悬挂、信号重循环、压缩太光场等新型噪声抑制技术。针对空间引力波探测，重点关注时间延迟干涉和锁臂技术等与地面探测方法不同的噪声抑制技术。
分类： 天文学 >> 天体测量学 分类： 图书馆学、情报学 >> 情报学 分类： 物理学 >> 原子与分子物理学 提交时间： 2021-03-05
摘要： 2015年激光干涉仪引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory，LIGO）直接检测到引力波信号，为新物理学和天体物理学带来希望的同时，也掀起激光干涉仪引力波探测器发展的新浪潮。在激光干涉仪引力波探测器从地面到太空蓬勃发展的大背景下，本文从建设历程、技术特色和发展定位、运营模式等方面，开展各探测器的对比研究，归纳出激光干涉仪引力波探测器建设和运营的经验启示，即：激光干涉仪引力波探测器的建设是长期化工程，有助于推动科研容错机制和科学评价机制的完善发展；激光干涉仪引力波探测器的建设是高科技工程，有助于推动多学科技术协同发展；激光干涉仪引力波探测器的建设是国际化工程，有助于推动科研合作健康发展。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-06-07 合作期刊: 《天文学进展》
摘要： 自开始探测引力波以来，核心坍缩型超新星就被认为是一类重要的引力波天体物理源。回顾了广义相对论中引力波的相关知识，介绍了核心坍缩型超新星在 Fe 核心坍缩阶段和反弹阶段，其 Fe 核旋转的角速度和对流不稳定性对引力波暴的影响，并且讨论了核心坍缩型超新星爆发的最终产物——原中子星的振荡理论以及其产生的引力波暴。最后，展望通过电磁波和引力波的协同观测，将来能够更好地理解核心坍缩型超新星爆发的全过程，并进而探知中子星的内部结构。
分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2025-04-30
摘要： 随着天文观测数据日益增多，通过数据驱动的方法推断中子星物质的状态方程成为一种可行的方案。本文采用贝叶斯推断和天体物理观测约束相对论平均场（RMF）模型，并以此为基础研究了核状态方程（EOS）和中子星结构。通过分析不同交点密度下与耦合常数密度依赖行为，我们发现较高的交点密度加强了天体物理观测数据对物态方程的约束，导致大质量中子星的中等密度行为变软，中心能量密度增加。特别地，我们发现包括在大质量中子星核中，声速平方超过共形极限（v>1/3）的概率很高。推断的最大中子星质量（Mmax ≥2.5M⊙）与引力波事件（如GW190814）的解释一致，即其小质量伴星很可能对应于大质量中子星。此外，极端密度下的对称能和压强也表现出交点密度依赖性，符合多信使约束。
提交时间： 2024-06-03 合作期刊: 《天文学报》
摘要： 在精确宇宙学的时代, 多信使、高精度、小尺度的宇宙学观测在帮助人们从更加深刻的层面理解宇宙极早期的同时, 也给基于线性近似和微扰展开宇宙学扰动理论带来了新的挑战. 近年来, 对原初引力波和原初黑洞的搜寻使得研究人员们对早期宇宙在小尺度上的非线性非微扰过程产生了浓厚的研究兴趣. 综述了在宇宙学小尺度上关于原初黑洞产生以及引力波研究取得的诸多进展, 重点关注了使用Mathieu方程的共振效应来研究小尺度功率谱放大以及诱导产生可观测的原初引力波的方法. 此外, 还尝试探讨了非高斯尾巴对原初黑洞形成的影响. 发现Mathieu方程所具备的共振效应可以提供一种有效的方法来刻画原初宇宙中小尺度的非微扰动力学过程, 从而能够更好地理解原初黑洞的形成以及相关的引力波产生机制. 同时, 非微扰的非高斯性在原初黑洞形成中可能会产生不可忽视的影响.
分类： 航空、航天科学技术 >> 航空、航天系统工程 提交时间： 2023-12-15 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 近地小型化引力波探测编队研制周期短、成本低,适合于引力波项目前期的关键技术验证,具有重要的工程应用价值。不同于深空环境,近地引力波编队受地球非球形引力摄动影响显著,星间距离易产生发散致使任务失败。因而相对于典型的深空引力波探测编队,近地引力波探测编队在无控状态下的自然稳定编队构型设计及其构型精确初始化是一个全新的轨道设计与控制问题。本研究以二体引力场下的轨道动力学和相对运动动力学为基础,对正三角形编队构型进行初步设计。再以构型长期稳定为目标,从摄动解析理论和智能优化的数值搜索方法对摄动条件下的自然稳定构型进行求解,为近地引力波探测编队提供了稳定的构型设计方案。最后,针对探测构型的精确初始化问题,探索了全局最优的微分校正策略,实现了近地引力波探测编队的高精度构建。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2020-09-28
摘要： [目的] 分析解决不确定性原理及量子理论在物理诠释方面的分歧。 [方法] 对海森堡不确定性原理数学关系式的原始推导、物理涵义以及爱因斯坦光子箱思想实验进行了重新检视分析，并考察了不同作用图景下该关系式的极限。 [结果] 在电磁作用图景下，通过对量子力学量的统计分布及其全概率空间的分析，首次获得了非统计诠释下的不确定性关系式在数学上被破坏的结果；利用傅里叶变换，导出了虚拟作用图景下相应共轭力学量的标准差约束关系式；通过考察电磁作用图景、引力作用图景以及虚拟作用图景所构成的集合，率先得到了微观量子客体力学状态的确定性判则；经过对爱因斯坦光子箱思想实验的重新检视分析，证伪了玻尔在索尔维会议上的论证结论。 [局限]未分析量子纠缠。 [结论] ①非统计诠释存在逻辑矛盾，不确定性关系、现行量子力学理论仅在统计诠释下，才能对微观量子客体在电磁作用图景中的力学状态作出恰当的描述；② 确定性判则显示，微观粒子的力学状态具有客观确定性，其波函数是对电磁作用图景下的微观粒子力学状态统计呈现相的表述；量子力学非统计诠释所指称的个体几率性实质是微观粒子与作用图景之间互作用统计呈现相的概率反映。
分类： 物理学 >> 普通物理:统计和量子力学,量子信息等 提交时间： 2023-05-25
摘要： LIGO和VIRGO已经测量到几例引力波，这是历史性的重要突破。但是，干涉仪的两条光臂限于地平面内，难于获取引力波的质量源在三维空间的位置。本文提出一种三维探测方案，用三维空间的三轴干涉仪探测引力波及其质量源。本文导出了三轴干涉仪的干涉方程，给出了探测引力波的新原理；据此方程，可以确定激发引力波的质量源的速度和质量源在天球上的坐标，这对于研究引力波的激发和传播的全过程，具有重要意义。
分类： 物理学 >> 基本粒子与场物理学 提交时间： 2021-10-16
摘要： 提出马赫思想的一种表述，并讨论了压强对时空弯曲的影响，由此得到如下一些结果。第一，有一部分类星体由于其非宇宙学红移而成为伪类星体；第二，对暗物质存在的部分依据如旋涡星系转动曲线、宇宙结构形成等给出非暗物质的理解；第三，预期沿银河系径向高速运动粒子静惯性质量会发生改变、地球绕日轨道和月球绕地轨道会出现微小畸变；第四，计算表明孤立恒星、星系和星系团可能具有广义相对论二十余倍的引力透镜效应；第五， 黑洞奇点有可能避免；第六，给出宇宙一种周期性演化模型。在这种模型中虽然宇宙演化的发散奇点不可能避免，但测地线完备可能保持，并且不需要暗能量当今宇宙仍可能处于加速膨胀阶段。该模型不存在视界疑难和平直性疑难。最后，探讨了引力波源是否可多信道探测的问题。
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