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wangzlabc木虫 (正式写手)
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“光梳”技术用于天文望远镜
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据每日科学网站报道，德国科学家们已经将“光学频率梳”这一技术成功地应用在天文望远镜上，这使得人类在探索诸如宇宙中是否存在和地球相似的天体、宇宙是如何膨胀等问题上又更进了一步。 2005年，诺贝尔奖评审委员会将该年度诺贝尔物理学奖颁发给美国哈佛大学物理学教授罗伊·格劳伯、美国科罗拉多大学的约翰·霍尔和德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学物理学教授、63岁的特奥多尔·亨施，以表彰他们在光学领域的理论和应用方面作出的杰出贡献。 诺贝尔奖评审委员会说，霍尔和亨施在利用激光进行超精密光谱学测量方面成就斐然，尤其为完善“光梳”技术作出了重要贡献。这标志着“光梳”技术可以真正开始为人类探索宇宙而服务了。 所谓的“光梳”拥有一系列频率均匀分布的频谱，这些频谱仿佛一把梳子上的齿或一根尺子上的刻度，可以它用来测定未知频谱的具体频率。“光梳”在很多领域都有用武之地，比如它可以改进现有的全球定位系统、可以提高太空望远镜的观测精度等。此外，这种技术还可以应用于研究物质和反物质的关系，以及对某些自然界常数可能产生的变化进行检测。 如今，科学家们已经开始逐渐将这项技术用于实际之中了。德国的科学家日前就成功的将这项技术用于天文望远镜上，这将有助于人类揭开许多宇宙之谜。特奥多尔·亨施说，“看起来我们好像在实现人类众多梦想的道路上越走越近了”。有关这一技术最新应用的论文已经发表在本周出版的《科学》（Science）杂志上了。 该研究项目是由来自德国马克思普朗克量子光学研究所（Max Planck Institute of Quantum Optics，MPQ）、欧洲南天天文台（European Southern Observatory，ESO）等众多科学家组成的一个研究小组来完成的。来自MPQ的天文学家斯坦梅茨（Tilo Steinmetz）介绍说，天文学家们通常用一种叫摄谱仪的工具来测量来自宇宙中天体发出的光、颜色组成和频率等。通过这些他们可以计算出该天体的速率，还可以寻找新的行星或者对宇宙的膨胀进行研究。因此，摄谱仪对光线频率的校准度要求非常高。在这种情况下，“光梳”技术就相当于一把尺子，对遥远天体发出的光线的颜色组成进行测量。 这项新技术的成功应用得益于天文学和量子光学的结合，在某种程度上来说也就是MPQ和ESO的技术合作。科学家们利用激光发出一种超短脉冲制造了这把“光梳”尺子。2007年，MPQ实验室对这把尺子成功的进行了测试，并制造出了一个原型装置。在经过不断的改进后，研究人员于2008年3月8日将这个装置安装在真空塔望远镜(Vacuum Tower Telescope)上，并且对太阳发出红外线光谱进行了测量。斯坦梅茨表示，实验结果令人印象深刻，这项技术所达到的精确度表明它是能够解开众多宇宙之谜的。他还补充到，“我们的测试精确度已经远远超过现有其他的技术水平了，我们将会继续进行研究，而且还要让这套系统变得更加实用”。 来自ESO的天文学家安东尼奥·马内斯科（Antonio Manescau）说，“我们将会对遥远银河系的运动进行测量，它们一秒钟才移动几厘米。这个速度就像我们看蜗牛在爬一样，因此‘光梳’的准确性非常重要”。 在真空塔望远镜上取得成功后，科学家们已经开始在智利腊希拉(LaSilla)天文望远镜的HARPS行星搜索器上使用这项技术了。科学家们最终要达到的目的是通过它来研究宇宙膨胀的速度，这将让科学家们有机会对爱因斯坦的相对论进行验证，同时对宇宙中一些其他的神秘现象，比如暗能量的研究也会取得进展。（来源：搜狐科学 尚力） （《科学》（Science），Vol. 321. no. 5894, pp. 1335 - 1337，Tilo Steinmetz，Thomas Udem） A direct measurement of the universe's expansion history could be made by observing in real time the evolution of the cosmological redshift of distant objects. However, this would require measurements of Doppler velocity drifts of 1 centimeter per second per year, and astronomical spectrographs have not yet been calibrated to this tolerance. We demonstrated the first use of a laser frequency comb for wavelength calibration of an astronomical telescope. Even with a simple analysis, absolute calibration is achieved with an equivalent Doppler precision of 9 meters per second at 1.5 micrometers—beyond state-of-the-art accuracy. We show that tracking complex, time-varying systematic effects in the spectrograph and detector system is a particular advantage of laser frequency comb calibration. This technique promises an effective means for modeling and removal of such systematic effects to the accuracy required by future experiments to see direct evidence of the universe's putative acceleration. |
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