天琴計劃、阿里計劃「聆聽宇宙之聲」中國的重力波探測計劃

2016-02-19 08:10

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據介紹,中科院國家天文台在阿里建設的觀測站位於阿里地區獅泉河鎮以南約20公里處,海拔5100公尺的山脊。這里海拔高、雲量少、水氣低、透明度高,同時具備望遠鏡建設與運行基礎的台址,提供了北半球最好的觀測台址。

「阿塔卡馬沙漠和阿里都處於中緯度,掃過的天區面積比高緯度地區要大很多,未來阿里將成為北半球天區第一個地面觀測點,開啟北天區原初重力波觀測的新視窗,與南半球相呼應。」張新民說。

王貽芳表示,由於中國重力波研究基礎薄弱,所以阿里計劃將通過國際合作來實施,引進國際團隊,而中國也參與國際在南美的實驗,以此快速提升中國自己的研究能力。據透露,目前美國哈佛大學、麻省理工學院、芝加哥大學等都表示出積極合作意願,中美有關方面已經簽署了相關合作協議。「阿里計劃造價小,週期短,可望約5年內出成果。」張新民說。

而「天琴計劃」是去太空聆聽重力波的聲音。蘇萌介紹說,該計劃主要將分四階段實施:第一階段完成月球/衛星雷射測距系統、大型雷射陀螺儀等天琴計劃地面輔助設施;第二階段完成無拖曳控制、星載雷射干涉儀等關鍵技術驗證,以及空間等效原理實驗檢驗;第三階段完成高精度慣性傳感、星間雷射測距等關鍵技術驗證,以及全球重力場測量;第四階段完成所有空間重力波探測所需的關鍵技術,發射3顆地球高軌衛星進行重力波探測。

據瞭解,完成全部4個子計劃,大約需要20年的時間,投資大約150億元人民幣。目前,「天琴計劃」的部分基礎設施建設已經啟動。

尋找重力波有什麼意義?

科學家們花費這麼大的精力去尋找重力波有什麼用?會不會像科幻電影裏那樣為我們打開「蟲洞」、開啟時間旅行帶來可能性?

蘇萌說,科學上講,重力波的發現為我們打開了研究宇宙的全新視窗,射電、光學、伽馬射線等電磁波譜研究宇宙都是來自於光子攜帶的資訊,重力波攜帶著與電磁波截然不同的資訊,將為我們揭示宇宙新的奧秘,比如黑洞與黑洞併合時的物理過程。如果能探測到宇宙大爆炸時發出的原初重力波,那將為我們揭示宇宙誕生之初的奧妙。

那它對普通人的生活會產生什麼影響?科學家表示,一個新的科學發現,總會給人類社會帶來無法預估的發展。百年前電磁波剛被發現的時候,也沒有人知道會給人類帶來什麼,但是現在不管是電視機還是移動電話,都與電磁現象有關。

「現在的我們大概不會比一百年前人們剛發現電磁波時候的想像力好太多,重力波到底能多大程度上改變人類的生活,讓一百年後我們的後代去體會吧!」蘇萌說。

LIGO的發現讓我國科學家對中國重力波研究充滿期待。「目前在國際重力波探測領域,中國的影響幾乎為零,希望借此機會更大推動中國重力波研究的發展。」王貽芳說。

張新民認為,中國這個領域不能是空白。「我們必須抓緊,創新而不是跟蹤,作出我們應有的貢獻。原初重力波仍未測出,國際合作空間依然很大。」

「LIGO的發現證明瞭重力波的存在,我們可以滿懷信心地去尋找不同波段的重力波,就像不同波段的電磁波譜一樣。如果能夠探測到原初重力波將是下一個重力波領域、宇宙學、高能物理的重大突破。」蘇萌說。

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