LISA的引力波观测将具有前所未有的准确性有望探测到新的基本场

　　发表在《自然-天文学》杂志上的一项新研究表明，激光干涉空间天线（LISA）的引力波观测将具有前所未有的准确性，它将能够探测到新的基本场。
　　广义相对论是正确的引力理论吗？ 引力可以用来探测新的基本场吗？根据2022年2月9日发表在《自然-天文学》上的这封信（由GSSI的研究员和来自SISSA、诺丁汉大学和罗马La Sapienza的研究人员撰写），表明这些问题的答案可能来自LISA，这个天基引力波（GW）探测器预计将于2037年由ESA/NASA发射。
　　新的基本场，特别是标量，已经在各种情况下被假设：作为暗物质的解释，作为宇宙加速膨胀的原因，或者作为对引力和基本粒子一致和完整描述的低能量表现。
　　对具有弱引力场和小时空曲率的天体物理学物体的观测，至今没有提供这种场的证据。然而，研究人员认为，在大曲率下，对广义相对论的偏离，或引力与新场之间的相互作用，将更加突出。由于这个原因，对GW的探测--它为引力的强场制度打开了一扇新的窗口--代表了探测这些场的独特机会。
　　极端质量比例旋（EMRI）是LISA的目标源之一，其中一个恒星质量的紧凑天体，无论是黑洞还是中子星，吸积成黑洞的质量高达太阳的几百万倍，为探测引力的强场制度提供了一个＂黄金舞台＂。较小的天体在坠入超大质量黑洞之前进行了数万次的轨道循环，这导致了长信号，可以让人们探测到爱因斯坦理论和粒子物理学标准模型预测的哪怕是最小的偏差。
　　作者开发了一种新的信号建模方法，并首次对LISA检测与引力相互作用相耦合的标量场存在的能力进行了严格的评估，并测量了标量电荷，这是一个衡量EMRI小天体携带多少标量场的数量。值得注意的是，这种方法是理论无关的，因为它不取决于电荷本身的来源，也不取决于小天体的性质。分析还表明，这种测量可以映射到标志着偏离广义相对论或标准模型的理论参数上的强界限。
　　LISA致力于探测天体物理源的引力波，将在一个由三颗卫星组成的星座中运行，围绕太阳运行，彼此相距数百万公里。LISA将观测以低频发射的引力波，在一个由于环境噪音而不能被地面干涉仪利用的波段内。LISA的可见光谱将允许研究新的天体物理源系列，与Virgo和LIGO观测到的天体物理源不同，作为EMRIs，为宇宙中各种环境中的紧凑天体的演变打开了一扇新的窗口。