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独家连线国内专家 | 引力波还能再拿诺奖,中国正在奋起直追


来源:科技日报

北京时间10月3日下午5点45分,诺贝尔物理学奖颁给 LIGO(激光干涉引力波天文台)的三位科学家。“这是我们意料之中的事情。”引力波探测领域的科学家,中科院高能物理所研究员张新民表示。

LIGO科学奖获奖消息一出,物理学界大多表示并不意外;就像几年前的LHC(大型强子对撞机)发现上帝粒子一样,诺奖颁给这个刚出成果没几年的装置,是众望所归。

在LIGO带领下,引力波天文学发现已经常态化了

今年夏天,科技日报记者曾问张新民如何评价LIGO的成果,当时他就称:“今年应该能得诺贝尔奖。”张新民说,去年就有人提名引力波这项成果获诺贝尔奖,但由于已经过了申报期,所以没有参评,当时已有科学家提议破例让这项成果参评。

颁发诺贝尔奖与成果发表的时间间隔有越来越长的趋势,但张新民认为,LIGO看似才出成果,实际上科学家们已经研究多年。

谈到LIGO的了不起,张新民用了两个“非常非常”——“黑洞合并产生的引力波,到了地球上造成的时空变形,非常非常微弱;LIGO的技术,是非常非常精密的。”

 LIGO 位于华盛顿州汉福德的探测器

LIGO使用的激光干涉仪,实际上早就用在机床上了,用来测量零件的形状变化。但LIGO将它发展到了极致,能测出相当于一个质子直径万分之一不到的长度变化。

LIGO的基本原理是:将一束激光通过镜子分成两束,分别与x轴和y轴的形变对应;遥远的引力波荡漾而来,改变了地球的形状,x轴和y轴的形变是不同的。两束激光叠加,就会显现出条纹 。

LIGO的两臂互相垂直,各长4公里,LIGO的真空管道、镜子系统、隔震设计和高质量激光,合作出最最精密的测量技术奇迹。

“LIGO已经观测到了4例黑洞引力波事件,不久前还和VIRGO共同观测到一例。这标志着引力波天文学发现已经常态化了。”张新民说,“LIGO的确是一个非常伟大的成就,它验证了一百年前爱因斯坦的预言。”

引力波探测还可以拿诺奖,中国后起直追

“在引力波领域,还剩下一件非常重要的事情,就是原初引力波的探测。”张新民说,“我们在祝贺同行和前辈的同时,更重要的是思考中国如何做出这个重要的成果。”

原初引力波,是宇宙大爆炸回荡于今的引力效应,它的频率是最低的,也是最难测的。

张新民介绍说,去年,国家科技部成立了引力波研究专家委员会,对引力波的科研做了重要的布局。中科院和基金委等部门均大力支持。中国探测引力波大致分三个领域,一是利用卫星在外太空探测引力波,包括之前提出的“天琴“和”太极“计划;二是在西藏阿里探测原初引力波的”阿里“计划;三是利用“天眼”FAST探测脉冲星。中国正争取在这些方向上先出成果。

张新民介绍说,2017年3月,原初引力波探测装置已经在西藏阿里奠基;1号装置预计3年建成,5年出成果。

阿里原初引力波探测实验项目修路现场

阿里探测的是宇宙大爆炸产生的“背景辐射”微波,而且是一种特殊的“B模式偏振”。目前科学家在南极和智利的沙漠里设立装置去寻找原初引力波的痕迹。而阿里装置5250米的高度将尽量排除地球大气的干扰。

张新民说,他们将与南极探测团队合作。1号装置搜寻目标的数量将为南极同类装置的2.7倍,将成为世界上最好的原初引力波天文台。

 科技日报记者李大庆对本文亦有贡献

图片来源于网络



编辑:王婷婷

审核:管晶晶

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