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量子世界和宇宙中的引力

从 SLAC 夏季研究所汲取见解,了解物理学和引力在宇宙中的作用。加入我们激动人心的探索之旅!

作者:Sean Carroll
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来自阳光明媚的加利福尼亚州帕洛阿尔托的问候,我们正在举办 2005 年版的 SLAC 夏季研究所,主题是《量子世界与宇宙中的引力》。这是一个为期两周的年度学校,主要面向物理学研究生,涵盖 SLAC(斯坦福线性加速器中心)感兴趣的主题。直到最近,引力还不符合在粒子加速器工作的人感兴趣的主题,但时代已经改变——引力在 1998 年和今年都是 SSI 的主题。如今,暗能量、额外维度和弦理论的考量直接关系到粒子物理学家。我第一个发言,用三个小时进行了《广义相对论入门》。作为讲义,我们分发了我已经在网上流传的《不废话的广义相对论导论》;在线讲稿是根据我实际讲课扫描的。目的是为尚未接触过广义相对论的物理学研究生提供完整的 GR 入门(度规、测地线、张量、协变导数、曲率、爱因斯坦方程、一些解)。(遗憾的是,仍有许多物理学研究生从未接触过 GR。)我真的很想进行黑板讲座,但组织者劝阻了我,他们声称(事实证明是正确的)SLAC 讲堂里的黑板几乎看不清。但我不愿意使用 PowerPoint,因为根据预先制作的幻灯片说话,几乎不可能以教学上合适的速度进行。作为折衷,我在讲课时实时书写讲稿。效果还不错,尽管我意识到耐力的主要考验不是讲三个小时,而是三个小时盯着投影仪的光幕写作。下午,我在讨论课上又回答了两个小时的问题,所以组织者算是物尽其用了。昨天上午,我们听了 Alessandra Buonnano 关于引力波的讲座,以及 Gabriella Gonzalez 关于实际的引力波探测器(如 LIGO 观测站)的讲座。LIGO 一切顺利,Gabriella 提到他们甚至探测到了东西——但事实证明那是一架飞机飞过。我们仍在等待直接探测到真正的引力波。下午,我们听了 Ken Nordtvedt 关于通过在太阳系中反射激光和雷达信号来测试 GR 的讲座,以及 Shane Larson 关于 LISA 任务的讲座。LISA(如果一切按计划进行)将由三颗卫星组成,它们相距五百万公里飞行,通过来回反射激光来测量时空几何中的涟漪。你说什么?你认为卫星应该配备更强大的激光,并且彼此相距两千万公里?Shane 建立了一个灵敏度曲线生成器,允许你根据这些参数来确定卫星的噪声限制将如何变化。一旦你找到了你的首选项,就取决于你说服 NASA 同意了。

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