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中国有两大引力波探测项目:阿里计划和天琴计划(2)

2016-02-14 16:17:45  法制晚报    参与评论()人

这里海拔高、云量少、水汽低、透明度高,同时具备望远镜建设与运行基础的台址。

阿里台经过国家天文台2009年以来的发展建设已经相对成熟,初具规模,其地理上位于最佳的中纬度范围,充分利用地球自转,覆盖天区广。

中国“阿里计划”

与美国相比独具优势

法晚:我国的科研计划与国外相比有何优势?

苏萌:阿里计划的原初引力波实验是利用阿里地区独特的地理气象条件,实现首次对北半球可见天区的原初引力波搜寻,是我国独具优势的引力波研究项目。比如美国本土无法开展类似的探测活动,只能通过美国在南极的科考站,或者借助智利的天文平台进行南半球的观测活动。

法晚:阿里计划是通过什么设备去发现引力波的?

苏萌:我们使用的是一台微波波段的望远镜,通过极其敏感的探测元器件,排除地球大气和银河系的干扰,搜寻从137亿年前跨越整个宇宙传播到地球的宇宙微波背景辐射。我们寻找的是一种特殊的偏振信号,称之为B模式。望远镜为了尽量避开环境和大气的干扰,放在海拔5100多米的西藏阿里地区狮泉河附近的山顶。

用大型地面射电望远镜作为探测器

法晚:发现引力波对阿里计划有什么推进?

苏萌:引力波被LIGO首次直接探测到,证明了引力波的存在,我们可以满怀信心地去寻找不同波段的引力波,就像不同波段的电磁波谱一样。阿里计划是寻找频率最低的宇宙诞生之初产生的引力波,探测到它是下一个引力波领域、宇宙学、高能物理的重大突破。我们现在更有信心去探寻原初引力波。

法晚:引力波我们肉眼看不到,那么科研上如何来探测引力波呢?

苏萌:其实,引力波的频率很宽,最低的只有亿亿分之一赫兹。目前引力波根据其产生源不同,主要分四种,分布在不同频率上,针对不同频率,科学家采取了不同的探测手段。

频率最低的是原初引力波,它的波长跟整个宇宙的尺度差不多大,所以只能通过对宇宙大爆炸后遗留的光子场信号,即宇宙微波背景辐射,来寻找它。2014年3月,美国哈佛史密松天体物理中心宣称在南极观测到了原初引力波,但随后又发现出错了。要从杂乱无章的各种引力波中辨认出带有宇宙大爆炸初期引力波留下的独特标记,的确太困难,需要不断发展灵敏度更高的实验来找寻。

其次是大质量黑洞并合时发出的引力波,对应频率在百万分之一赫兹到亿分之一赫兹之间。这种事件往往发生在星系与星系相撞的后期。

科学家往往利用校准后的毫秒脉冲星,作为校准光源,在地面上用大型地面射电望远镜作为探测器,来观测这种引力波。

法晚:未来我们的探测方式会有怎样的发展?

苏萌:有趣的是,除了运用空间望远镜探测引力波需要的时间周期更长、项目成本更大外,其余三种实验手段通过多年的发展,可以说齐头并进,项目进展程度几乎相同,也就是说都有机会首先探测到引力波信号。

这次LIGO团队首次实现对引力波的直接探测,真正为我们打开了一个认知宇宙的新窗口,就像新生的婴儿听到了第一个声音,我们期待着聆听更多、更丰富、更神奇的关于宇宙的故事。

将推进揭示宇宙诞生之初的奥妙

法晚:研究引力波,在未来对我们有哪些用途?

苏萌:科学上讲引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口。射电、光学、红外、紫外、X射线、伽马射线等等不同的电磁波谱研究宇宙都是来自于光子携带的信息,引力波携带着与电磁波截然不同的信息,将为我们揭示宇宙新的奥秘,比如黑洞与黑洞并合时的物理过程。

宇宙大爆炸时发出的原初引力波,如果被探测到将为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙。

法晚:美国是由两个地下探测装置观测到引力波的,咱们的阿里计划下一步会不会也在这个方向上继续攻关?还是通过其他方式来佐证?

苏萌:由于科学目标不同,原初引力波不同于黑洞产生的引力波,所以探测的方式是通过对宇宙微波背景辐射的观测实现的,跟LIGO的探测原理完全不同。

法晚:未来通过引力波的探索和发展,会不会实现时光穿越?

苏萌:我们大概不会比100年前,人们发现电磁波时的想象力好太多,引力波到底能多大程度改变人类的生活,让100年后的后裔们去体会吧!本版文/记者 李洪鹏