【天文】强势围观！二十世纪一零年代如何永远地改变了物理学？( 二 )
图源：新科学家杂志
大型强子对撞机在2012年之后一直异常安静 。自那以后 ， 大量标准模型测试的有趣结果都出来了 ， 但在希格斯玻色子之后 ， 没有发现新的粒子 。物理学家希望欧洲核子研究中心能发现其他粒子存在的证据 ， 比如超对称伙伴 。预计 ， 这些粒子将会提供一个解答……为什么引力远远弱于其他力（想一下 ， 地球全部的引力竟然无法阻止一个冰箱贴从地上捡起回形针）同时 ， 也可以作为暗物质的真实身份 ， 可能是那些构成宇宙脚手架的神秘物质 ， 但尚且没有被直接观察到 。尽管仍有大量的大型强子对撞机数据需要筛选 ， 而且大型强子对撞机预计将得到升级 ， 以保持运行更高的碰撞率 ， 但科学家们开始怀疑他们是否能找到这些粒子存在的证据 。
但终有一天 ， 这些少见的发现可能会被视为物理学史上的一个转折点 。粒子物理学家已经开始以新的方式寻找粒子 ， 比如比起使用高能的强力超级对撞机 ， 科学家们更偏向于使用高精度的实验 ， 通过寻找微小但统计上明显偏离理论预测的偏差 ， 来测试各种标准模型预测 。这也鼓励了理论学家跳出固有的思维模式 ， 为暗物质等寻找新的解释 。
“为了将粒子加速器推到更高的能量 ， 技术上越来越具有挑战性了 。”为了寻找新粒子 ， 芝加哥大学天文和天体物理系教授约什·弗雷曼告诉吉兹莫托：“粒子物理学界已经意识到我们需要多样化的方法……这将是一个具有挑战性的问题 。当你遇到一个有挑战性的问题时 ， 你会想要利用你工具箱里的所有工具 ， 因为新的物理学有点腼腆 。”
时空涟漪
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时空涟漪的示意图
图源：戴文·亨策（美国国家航空航天局）
这十年也在最大的范围内革新了物理学 。一个多世纪以前 ， 阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言 ， 高能量事件会发出一种扰动 ， 这种扰动会以光速形成波动通过时空本身 ， 即所谓的引力波 。科学家们长期以来一直在寻找超新星或双黑洞相互环绕并碰撞产生的引力波 。这种引力波的间接证据 ， 最早出现在被称作PSR 1913+16的脉冲双星(一种旋转的中子星)被发现时 。几年后 ， 科学家们意识到 ， 它的轨道周期正在缩短 ， 其方式与广义相对论预测的一样 ， 即这样一个系统会因为产生引力波而损失能量 。但是尽管进行了其他的搜索 ， 直接的证据仍没有出现 。
直到这个十年 。美国东部时间 ， 2015年9月14日,早上5:51,两个直角型设施 ， 记录了探测器中激光的相位变化 。这两个直角设施 ， 一个在华盛顿州,另一个在路易斯安那州 ， 每个都是组合了一对距离直角一英里多长的隧道 。这些晃动是由两个质量分别为太阳质量29倍和36倍的黑洞造成的 ， 它们在13亿光年之外 ， 相互缠绕然后合并 ， 向地球传播它们的引力波 。
【【天文】强势围观！二十世纪一零年代如何永远地改变了物理学？】接下来进行了更多的观察 ， 但也许更具突破性的发现是在2017年 ， 当探测器（现在在意大利加入了类似的处女座实验）测量到引力波的同一时刻 ， 全世界的望远镜都发现了无线电、紫外线、红外线 ， 并且这些光辐射都来自天空同一点 。能量的爆发是两颗中子星（城市大小的死亡恒星）相撞的结果 。这一单一事件让科学家们了解了元素周期表中一些最重元素的起源 ， 也许有一天能有助于解决目前物理学中关于宇宙加速速度究竟多快的“危机” 。
这一颠覆性的发现是多信使天文学的一个标志——即 ， 在天文学中 ， 科学家们同时使用光波和其他一些粒子或波来探测观察一个光源 。望远镜最初只使用可见光 ， 然后拓展到其他电磁辐射波长 ， 如x射线或无线电波 ， 现在补充的天文台可能包含了来自太空的粒子的数据 ， 如中微子或引力波 。
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