科學家造世上最精密測量儀可測量宇宙膨脹速度

據每日科學網站報道，德國科學家們已經將"光學頻率梳"這一技術成功的應用在天文望遠鏡上，這使得人類在探索諸如宇宙中是否存在和地球相似的天體、宇宙是如何膨脹等問題上又更進了一步。

2005年，諾貝爾獎評審委員會將該年度諾貝爾物理學獎頒發給美國哈佛大學物理學教授羅伊－格勞伯、美國科羅拉多大學的約翰－霍爾和德國慕尼黑路德維希－馬克西米利安大學物理學教授、63歲的特奧多爾－亨施，以表彰他們在光學領域的理論和應用方面作出的杰出貢獻。
諾貝爾獎評審委員會說，霍爾和亨施在利用激光進行超精密光譜學測量方面成就斐然，尤其為完善“光梳”技術作出了重要貢獻。這標志著“光梳”技術可以真正開始為人類探索宇宙而服務了。

所謂的“光梳”擁有一系列頻率均勻分布的頻譜，這些頻譜仿佛一把梳子上的齒或一根尺子上的刻度，可以它用來測定未知頻譜的具體頻率。“光梳”在很多領域都有用武之地，比如它可以改進現有的全球定位系統、可以提高太空望遠鏡的觀測精度等。此外，這種技術還可以應用于研究物質和反物質的關系，以及對某些自然界常數可能產生的變化進行檢測。

如今，科學家們已經開始逐漸將這項技術用于實際之中了。德國的科學家日前就成功的將這項技術用于天文望遠鏡上，這將有助于人類揭開許多宇宙之謎。特奧多爾－亨施說，“看起來我們好像在實現人類眾多夢想的道路上越走越近了”。有關這一技術最新應用的論文已經發表在本周出版的《科學》雜志上了。

該研究項目是由來自德國馬克思普朗克量子光學研究所（Max Planck Institute of Quantum Optics，MPQ）、歐洲南天天文臺（European Southern Observatory，ESO）等眾多科學家組成的一個研究小組來完成的。來自MPQ的天文學家斯坦梅茨（Tilo Steinmetz）介紹說，天文學家們通常用一種叫攝譜儀的工具來測量來自宇宙中天體發出的光、顏色組成和頻率等。通過這些他們可以計算出該天體的速率，還可以尋找新的行星或者對宇宙的膨脹進行研究。因此，攝譜儀對光線頻率的校準度要求非常高。在這種情況下，“光梳”技術就相當于一把尺子，對遙遠天體發出的光線的顏色組成進行測量。

這項新技術的成功應用得益于天文學和量子光學的結合，在某種程度上來說也就是MPQ和ESO的技術合作。科學家們利用激光發出一種超短脈沖制造了這把“光梳”尺子。2007年，MPQ實驗室對這把尺子成功的進行了測試，并制造出了一個原型裝置。在經過不斷的改進后，研究人員于2008年3月8日將這個裝置安裝在真空塔望遠鏡(Vacuum Tower Telescope)上，并且對太陽發出紅外線光譜進行了測量。斯坦梅茨表示，實驗結果令人印象深刻，這項技術所達到的精確度表明它是能夠解開眾多宇宙之謎的。他還補充到，“我們的測試精確度已經遠遠超過現有其他的技術水平了，我們將會繼續進行研究，而且還要讓這套系統變得更加實用”。

來自ESO的天文學家安東尼奧－馬內斯科（Antonio Manescau）說，“我們將會對遙遠銀河系的運動進行測量，它們一秒鐘才移動幾厘米。這個速度就像我們看蝸牛在爬一樣，因此‘光梳’的準確性非常重要”。

在真空塔望遠鏡上取得成功后，科學家們已經開始在智利臘希拉(LaSilla)天文望遠鏡的HARPS行星搜索器上使用這項技術了。科學家們最終要達到的目的是通過它來研究宇宙膨脹的速度，這將讓科學家們有機會對愛因斯坦的相對論進行驗證，同時對宇宙中一些其他的神秘現象，比如暗能量的研究也會取得進展。