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打开北天窗口听“宇宙初啼”
【文汇报】我国原初引力波探测“阿里项目”昨天启动
我国原初引力波探测“阿里项目”昨天启动
2016-12-19|文章来源: |【
 
一条简易公路已经通向海拔5250米的阿里1号原初引力波望远镜台址。(吴帝供图)

  本报讯 (首席记者许琦敏 记者郭超豪)为寻找“宇宙初啼”,昨天中国科学家正式启动了“阿里项目”。在未来三到五年里,它将在我国西藏阿里海拔5200米以上的地区,建立起世界上最大规模的宇宙微波背景辐射探测器阵列,为引力波家族努力发现新成员的踪影。建成后,“阿里项目”将打开探测原初引力波的北天窗口,最终与目前南极、智利的观测窗口一起,组成全球探测网。

  今年2月,人类首次发现了引力波,从此开启了天文学的引力波时代。“这只是引力波交响乐中的一个音符。”阿里项目首席科学家、中科院高能物理研究所研究员张新民说。其实,根据波长不同,宇宙中的引力波大致可以分成四类,首次发现的属于中高频率引力波,好似交响乐中的小提琴,而原初引力波则是交响乐中的大提琴———频率最低,无处不在,却最难探测。

  在宇宙大爆炸之初,正反粒子被拉开,这种张力所形成的扰动,成为原初引力波。原初引力波的频率很低,最低的只有亿亿分之一赫兹,它的波长跟整个宇宙的尺度差不多,所以只能通过对宇宙大爆炸后遗留的光子场信号,即宇宙背景辐射的观测来寻找它。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———要从杂乱无章的信号中找到宇宙大爆炸初期引力波留下的独特标记,的确太困难了。

  不过,科学家总喜欢迎着困难而上。由于原初引力波太过微弱,必须选取“非常干净”的天区进行观测———根据大气透射率,全球共有四个区域最适合观测原初引力波:南半球两处分别是南极和智利的阿塔卡马沙漠,而北半球则在格陵兰岛和我国的西藏阿里。

  在阿里,国家天文台的阿里观测站已扎根十年。未来的引力波观测站,就在附近。如今,一条简易公路已通向选定的B1点,为今后的施工做准备。“B1点的海拔有5250米,我们正在研制阿里1号探测器,它建成后将是全球规模最大的原初引力波探测器阵列。”阿里项目常务副经理李虹介绍。他们聘请了斯坦福大学郭兆林教授作为科学顾问,共同研制探测器,“探测器研制成功后,还要进行科学调试、试运行,到正式收取数据,大约需要三到五年。”

  当阿里1号开始正式运行,原初引力波的北半球观测窗口将正式开启。张新民说:“阿里和智利的阿塔卡马沙漠类似,都处于中纬度,扫过的天区面积比南极、格陵兰岛这样的高纬度地区要大很多。”北半球与南半球所能探测的宇宙区域是不同的,因此当北天窗口打开,科学家就能形成全天覆盖的观测网络,探测数据将可与南极的实验数据相互验证,还能够提高探测能力,开展多频段探测。

  阿里1号望远镜建成后,将成为世界上海拔最高的原初引力波观测站。而这仅仅是第一步。李虹介绍,待阿里1号开始观测后,项目团队将会继续研发灵敏度更高的阿里2号探测器,台址也将会选在海拔更高的地方,“大气越稀薄、水汽含量越少,干扰就越小,观测到原初引力波痕迹的可能性也就越大。”

  张新民说,阿里项目将有力推动我国低温超导探测技术发展,同时通过中美合作,将在超导微波探测器、超低温制冷系统等方面,极大提高我国的技术水平,提升我国自主研发和探测能力。

(《文汇报》2016年12月14日 教科卫)


 
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