“你知道吗?目前,我国主要有两大引力波探测项目:中科院高能所主导的‘阿里实验计划’和中山大学领衔的‘天琴计划’。一个是在地面上聆听引力波的音符,一个是到太空去捕捉引力波的声响。”2月13日下午,中国科学院高能物理研究所在其官方微博上发布了上述内容。
早在上世纪70年代,中国科学家就开始了引力波研究,因种种原因停滞了十几年,直到2008年中科院空间引力波探测工作组成立,引力波的中国研究再启征程。
目前,我国主要有两个大型引力波探测项目,一个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”,一个是由中山大学领衔的“天琴计划”。这意味着中国科学家开启了新一轮的本土冲击。
从国家的发展来讲,引力波这一探索宇宙的全新窗口,是我国发展基础科学的重要机遇期。
中国现有两大引力波探测项目
卫星上天听“交响”
天琴计划
“天琴计划”是中山大学发起的一个科研计划,中山大学正在组建研究小组开展我国空间引力波探测计划任务的预先研究,制定我国空间引力波探测计划的实施方案和路线图,提出“天琴”空间引力波探测计划,并开展关键技术研究。该计划已于2015年7月份正式启动。根据计划,中山大学珠海校区将建设“天琴计划”所需的地面研究基础设施,并以此为基地开展国家大科学工程项目。
中山大学“天琴计划”将需要100人左右的教师团队,四五百人的研究、工程技术人员以及博士后。中山大学已发布招聘启事,面向全球招募人才。
第1阶段
完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施
第2阶段
完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证,以及空间等效原理实验检验
第3阶段
完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证,以及全球重力场测量
第4阶段
完成所有空间引力波探测所需的关键技术,发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测
分四阶段实施
完成全部4个子计划
大约需要
20年的时间
投资大约
150亿元人民币
开启北天区初聆听
阿里计划
用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。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。
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。
早在10年前,中科院国家天文台就在阿里建设观测站,如今已颇具规模。如今,相关设备已在研制中,中科院高能所副研究员李虹说,初步打算将设备安装在阿里观测站,但未来还将在附近选取更高更好的观测点,“大气越稀薄、水汽含量越少,干扰就越小,才越有希望看清原初引力波留下的痕迹”。
中科院将在阿里建引力波观测站
位于西藏的阿里高原实验室,海拔5100米,海拔高、云量少、水汽低、透明度高,用以进行引力波研究探测。
西藏
阿里
全球地面
4个最佳观测点
南半球
南极
智利阿塔卡马沙漠
美国
1992年激光干涉引力波(LIGO)项目在华盛顿州和路易斯安那州选址,两年后开始建造
德国
1995年GEO600引力波探测仪开始建造,于2002年和LIGO项目一同记录数据
意大利
1996年VIRGO引力波探测仪开始建造,于2007年开始记录数据
日本
2008年立项建造大型的KaGRA引力波探测器,目前这个探测器的建设已经基本完成,进入调试阶段
印度
拟投资126亿卢比(约合1.85亿美元),建全球第三个引力波观测台(即LIGO-印度)以探测引力波
世界各国大型引力波探测项目
北半球
格陵兰岛
中国西藏阿里
整理/周炬制图/职文胜