一個由OzGrav科學(xué)家組成的團(tuán)隊，跨越多個機(jī)構(gòu)和學(xué)科，設(shè)計了一個帶有數(shù)據(jù)分析實(shí)例的桌面演示，以解釋引力波搜索和信號處理技術(shù)。該演示可作為物理學(xué)和工程學(xué)本科生實(shí)驗室的教學(xué)工具，并在《美國物理學(xué)雜志》上發(fā)表。

該項目的主要作者James Gardner（他在項目期間是墨爾本大學(xué)的OzGrav本科生，現(xiàn)在是澳大利亞國立大學(xué)的研究生研究員）解釋說：“這個演示為一個鮮活的研究領(lǐng)域提供了一些迷人的見解，與他們遇到的大多數(shù)想法的年代相比，像我這樣的學(xué)生應(yīng)該欣賞它的時效性。”

引力波探測器是非常復(fù)雜和巨大的。但引力波探測器的工作原理是什么？引力波探測器的工作原理可以用桌面設(shè)備來演示。阿德萊德大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了AMIGO，就是為了做到這一點(diǎn)。 這項研究的共同作者、阿德萊德大學(xué)OzGrav的博士生Deeksha Beniwal解釋說：“有了AMIGO這個便攜式干涉儀，我們可以很容易地分享LIGO如何利用光的基本屬性來探測來自宇宙最遙遠(yuǎn)的地方的波紋。”

這項工作擴(kuò)展了便攜式干涉儀的演示，為物理學(xué)和電子工程專業(yè)的學(xué)生選擇了一些例子。本研究的共同作者、墨爾本大學(xué)電氣工程專業(yè)OzGrav博士生劉昌榮（音譯）解釋說：“這個項目為像我這樣的電氣工程學(xué)生提供了一個很好的機(jī)會，讓他們把一些知識投入到真實(shí)和令人興奮的物理世界中。”

解釋尋找連續(xù)引力波的過程

為了演示用桌面裝置搜索信號，該團(tuán)隊首先需要制作一些假的信號來尋找！這就是聲音的類比。這就是聲音的比喻的作用：音頻信號被用來模擬與探測器相互作用的引力波。該團(tuán)隊重點(diǎn)展示了對連續(xù)引力波的追尋，這是一種還沒有被探測到的引力波。

該研究的共同作者、OzGrav副研究員（伯明翰大學(xué)）Hannah Middleton解釋說：“連續(xù)波是來自旋轉(zhuǎn)的中子星的長效信號。這些信號應(yīng)該一直存在于探測器的數(shù)據(jù)中，但挑戰(zhàn)在于如何找到它們。這個演示直接受到OzGrav物理學(xué)家和電氣工程師在尋找連續(xù)引力波方面所開發(fā)的技術(shù)的啟發(fā)！”

一個連續(xù)的波信號可以在頻率上緩慢變化，所以這個演示中使用的音頻信號也在頻率上發(fā)生變化。“我們通過使用聲音作為引力波的模擬物，展示了探測流浪音的過程：一個像鯨魚叫聲一樣緩慢改變音調(diào)的長信號，”Gardner解釋說。

這項研究的共同作者、OzGrav-Melbourne節(jié)點(diǎn)的負(fù)責(zé)人Andrew Melatos教授解釋說：“我們希望本科生教育工作者能夠強(qiáng)調(diào)該項目的跨學(xué)科精神，并以此為契機(jī)向?qū)W生更廣泛地講述物理學(xué)和工程學(xué)交叉領(lǐng)域的職業(yè)。對于有跨學(xué)科合作經(jīng)驗的學(xué)生來說，未來的職業(yè)前景是非常光明的。”