贺利氏高纯度石英玻璃助力引力波探测

德国哈瑙,2016年2月12日

  • LIGO项目团队借助于光学石英玻璃成功证实了爱因斯坦提出的引力波确实存在

Heraeus Suprasil 3001®

通过在引力波探测器中使用石英玻璃这种超高科技材料,贺利氏为爱因斯坦广义相对论的实验验证做出了贡献。在不久前举行的一次新闻发布会上,来自美国LIGO(激光干涉引力波天文台)科学合作组织的专家们宣布了一项足以引起轰动的发现——他们探测到了引力波。这一发现无疑将会获得诺贝尔奖提名。借助于分别设在路易斯安那州利文斯顿(Livingston)和华盛顿州汉福德(Hanford)的两根L型天线,研究人员终于“目睹”了引力波的真面目。他们探测到了时空中微弱的脉动,并记录下两个黑洞碰撞所产生的信号。

LIGO实验使用引力波探测器来研究爱因斯坦广义相对论的一个重要推论,贺利氏生产的石英玻璃发挥在其中了特殊作用。引力波是时空连续体中的“涟漪”,它是由超新星、中子星和黑洞等大型天体引发的遥远天体物理事件产生的。引力波探测器采用了高度敏感的激光干涉仪,垂直的干涉臂长达4公里,其作用相当于光子储存器,内部含有透光性和光学均匀性极高的石英玻璃。这种光学组件对于干涉仪的测量工作至关重要,其中便含有贺利氏的Suprasil® 3001石英玻璃。“我们极大地改善了石英玻璃的光吸收性,从而为提高干涉仪的灵敏度做出了重大贡献。因此,引力波探测器才具有极高的灵敏度。”贺利氏石英玻璃业务部副总裁Ralf Takke说道。这两根天线已经探测到极其罕见的证实引力波存在的证据。

积极参与特殊任务,不断优化石英玻璃

30多年来,Ralf Takke博士一直致力于研究这种特殊的材料。上世纪80年代至90年代,Takke博士一直担任研发部门负责人,他和他的员工们研制出了多种新型石英玻璃,并不断开拓新的应用领域。“对于LIGO实验这样的项目而言,我们往往必须超越技术可行性的极限。”Ralf Takke博士介绍说。正是这类非同寻常的项目,对贺利氏乃至整个人类社会都带来了附加价值。“我们经常参与这些特殊任务,勇于面对各种技术挑战,以便积累专业技术,并丰富我们在生产精密的高性能石英玻璃方面的专业知识与经验。”这位石英玻璃专家解释道,“实验本身也有助于我们提高对这种材料的了解。”

Suprasil 3001®具有光学各向同性和高度均匀性,主要适合用于制造棱镜、表面曲度极大的透镜、分束器、光束控制系统和回复反射器等多维光学仪器。正因如此,这类石英玻璃最适合用于在近红外高能激光器。日常应用包括材料加工、光谱仪以及医疗技术领域的二极管激光器。

太空探索也离不开黄金和铂金

在开展精确的太空实验方面,贺利氏同样功不可没。作为LISA(激光干涉仪空间天线)国际联合项目的一部分,欧洲航天局(ESA)也正在寻找爱因斯坦在广义相对论中提出的引力波推论的证据。在他们发射的卫星上,搭载有完全相同、边长仅为50毫米的立方体,这些方块正是采用贺利氏特种黄金/铂合金加工而成。通过这些贵重的质量块,尽管引力波极其微弱,研究人员可以测量出它们引起的距离微变。如今,初步实验正在进行之中,那两个立方体应该会在二月中旬首次自由漂浮于太空中。

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