“振宁,你先别急,听我解释完你就明白了。”
“首先咱们先把话题回归原处,聊聊你设计的这台设备。”
“如果我所料不错,你设计的这台原初引力波探测器,利用的原理之一应该就是迈克尔逊莫雷实验原理吧?”
杨振宁很爽快的点了点头。
原初引力波也好,常规引力波也罢,既然它们是个波,那么探测的最好方式显然就是干涉仪。
因为波是可以叠加的。
两波重叠时,合成波的振幅大于成分波的振幅者,称为相长干涉或建设性干涉。
如果在某一时刻。
一列波的波峰与另一列波的波峰(或者波谷和波谷)在同一地点相遇——也就是说两列波在这里引起的振动的相位相同,那么在这一点上两列波引起的振动总是相互加强的,质点的振幅最大。
这种干涉被称为完全相长干涉,或者完全建设性干涉。
同样的。
两波重叠时,合成波的振幅小于成分波的振幅者,称为相消干涉或破坏性干涉。
如果在某一时刻。
一列波的波峰与另一列波的波谷在同一地点相遇,也就是两列波在这里引起的振动的相位相反,那么在这点引起的振动总是相互削弱的。
如果两列波的振幅相同,质点的位移之和就总等于0。
这时的干涉又称为完全相消干涉,或完全破坏性干涉。
这个原理和迈克尔逊莫雷实验在本质上是一样的,不过在概念上先进细化了很多——其先进程度还要超过了徐云在1850副本中搞过的那台干涉仪。
根据杨振宁的想法,这套设备可以根据探索标的分成两个阶段:
第一个阶段是探测常规引力波,第二个阶段则是探测原初引力波。
后者的难度比前者要高一些,好比你想要在《龙珠》世界里找到超级赛亚人已经很难了,至于想找到会自在极意功的超级赛亚人就更不容易了……
所以二者属于一个递进关系,同时对应这两个阶段,杨振宁也设计了两套设备。
“光达,我的想法是这样的。”
会客室内事先被陆光达准备了一块黑板,因此杨振宁当即拉着黑板就做起了图示:
“第一套设备利用的是激光干涉原理,一束激光从激光仪中发出,经过一面45°倾斜放置的分光镜,分成两束相位完全相同的激光,并向互相垂直的两个方向传播。”
“这两束光线到达距离相等的两个反射镜后,沿原路反射回来并发生干涉。”
“如果光束行进的距离完全相同,它们的光波将完美错开,发生完全破坏性干涉,此时探测器上是探测不到激光信号的。”
说着杨振宁顿了顿,又在黑板上斜45°画了一道箭头,继续说道:
“当有引力波经过探测时,它会使探测器周围的空间发生扰动。”
“这种扰动会导致空间本身在一个方向上拉伸,同时在另一个方向上压缩,两束激光束走过的路程就会产生细微的差异。”
“相位发生交错,探测器上的光线强度就会发生明显的变化,从证明引力波的存在。”
“当然了,这个想法说起来很简单,但实际上需要投入的成本却很高。”
陆光达静静听完,赞同的点了点头。
确实。
理论上杨振宁的这个想法非常简洁明了,看上去有手就行似的,但实际操作起来难度非常大。
因为在数学上,由引力波引起的探测器距离的变化可以小到质子大小的1/10000——即10的负23次方米,所以探测设备需要的规格必然极其庞大。
毕竟干涉仪的臂越长,它们可以进行的测量就越小,仪器就越灵敏,对引力波的探测就越有力。
根据杨振宁和陆光达本人的计算。
这台常规引力波干涉仪的臂长最少不能低于3.5km,内部更要让光路反射300次以上,保证激光光路长度能突破1000km才行。
这个项目在任何时候,都妥妥算得上大工程。
随后陆光达想了想,对杨振宁道:
“振宁,你预想的设备投入成本是多少?”
杨振宁嘴角动了动,很想问陆光达什么时候才能解释驴的问题,但犹豫了两秒钟还是决定按照陆光达的节奏来走:
“如果接下来汇率变化不大的话……大概是现如今的3600万华夏币吧——这个项目可以在25年内分批投入,第一期大概要300万左右。”
陆光达轻轻点了点头。
离开基地的时候他虽然不清楚杨振宁他们的具体想法,但却被告知过这些回国的学者基本上都会有自己的项目落位。
因此他便和基地里的另一头驴拐弯抹角的了解了一下未来的汇率,大概得到了一个【科研成本方面如今1元大概等于未来百元】的回答。
按照这样计算。
杨振宁需求的3600多万华夏币,大概就是未来三十多个亿的样子。