波瀾起伏:物理學家運用 GPU 來偵測重力波,獲得諾貝爾獎的殊榮

作者 Jamie Beckett

三位美國物理學家 Rainer Weiss、Barry Barish 與 Kip Thorne 憑藉部分得力於 GPU 協助進行的一項實驗,榮獲 2017 年諾貝爾物理獎。

這座諾貝爾物理獎表揚三位物理學家通過雷射干涉儀重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)進行的一項突破性實驗,首度偵測到重力波的存在,而愛因斯坦在百年前則預測到有著重力波這種現象。

黑洞間的碰撞等事件造成空間和時間出現漣漪狀的扭曲波紋,能直接探測到重力波讓我們對於宇宙有更進一步的瞭解。

宇宙大爆炸

在協助位於華盛頓州漢福德及路易斯安那州利文斯頓兩處 LIGO 天文台所收集到的龐大數據方面,GPU 扮演著重要角色,讓科學家能在2015年首次探測到重力波的存在。

研究人員才剛啟動最先進的 LIGO 版本時,位於華盛頓州和路易斯安那州的探測器便收到兩個大型黑洞撞擊所造成的震動,並發出五分之一秒的「鳴叫聲」。那場猛烈的撞擊所產生的重力波,花了13億年的時間才到達 LIGO 探測器。

除了確認愛因斯坦相對論的核心元素,這項發現還以重力波研究為基礎,率先提出新型態的天文學。

一名諾貝爾獎委員會代表在斯德哥爾摩宣布物理獎得主時,稱此為「一項撼動世界的發現」。

LIGO 從2015年以來已偵測到其它三次由黑洞碰撞所產生的重力波。

科學家的貢獻

麻省理工學院的 Rainer Weiss 在近五十年前便提出 LIGO 的初步設計內容,而他、加州理工學院的 Kip Thorne 與已逝的蘇格蘭物理學家 Ronald Drever 則是數十年的時間,嘗試開發一項敏感度足以偵測重力波的儀器。同樣來自加州理工學院的 Barry C. Barish,則是完成了這項計畫。

今日 LIGO 內有世上尺寸最大的高精度光學儀器及規模第二大的真空系統。兩座天文台的建造資金來自於國家科學基金會,由加州理工學院與麻省理工學院負責營運。

兩座黑洞碰撞的大型圖片為模擬內容,由Simulating eXtreme SpacetimesSXS)與 LIGO Caltech 提供。