作者:俞陶然 来源:解放日报 发布时间:2014/10/14 9:14:23
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庄松林:寻觅引力波的“涟漪”

资料图  来源:网络

本报讯(记者 俞陶然)引力波是广义相对论的重要预言,如果能探测到这种速度为光速的波动,就可以验证广义相对论,并使人类掌握从全新角度探索宇宙奥秘的工具,探寻未知的天体和物质。在昨天举行的东方科技论坛上,我国科学家提出了建造激光干涉仪引力波探测器的建言。   

中科院高能物理所研究员、北师大天文系教授王运永介绍,根据广义相对论的引力场方程,可推导出“引力波”这种时空波动。如果把时空比作水面,宇宙中发生天体碰撞这样的大事后,就像石头落入水中,在宇宙中形成一圈圈引力波“涟漪”。然而时至今日,人类还没有直接探测到引力波,因为引力波的强度非常弱,即便两个质量很大的黑洞对撞产生的引力波,传到地球后,造成地球上各处相对距离的变动数量级也在10的负21次方以下。  

1970年,美国科学家莱纳·魏斯等人提出用激光干涉方法探测引力波。从2005年起,科研人员采用大功率稳频激光器、减震系统等技术,将探测器的灵敏度提高到10的负23次方。目前,第二代激光干涉仪引力波探测器的立项和建设工作正在多个国家进行。美国LIGO观测站即将建成,德国、日本、俄罗斯、印度等国也有建造计划。   

“作为一个大国,中国不能在这个基础物理学和天文学的热点领域缺席。”上海理工大学光电学院院长庄松林院士说。他建议我国启动大型科学工程,建造第二代激光干涉仪引力波探测器,参与引力波天文学的国际合作与竞争。据介绍,这种探测器体积庞大,激光发射装置的臂长达数公里,所以投资巨大。庄松林估计,我国如立项,要投资20亿元左右。但他认为这是值得的,因为探测到引力波必定是基础物理学的重大突破,而且建造探测器所用到的大功率稳频激光器、超高反射率薄膜、超高精度光学元件等技术,能提升我国在这些领域的科技水平,并使其他大工程受益。此外,引力波天文学是一门新兴的交叉学科,探测器如建成,将成为我国的引力波天文台。   

为消除地面震动干扰,美国航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)提出了在太空建造激光干涉仪引力波探测器的计划。不过由于经费问题,NASA已退出该计划,ESA在经费上也捉襟见肘。我国科学家也在探讨太空探测引力波的可行性。庄松林认为,在太空建造高精度仪器的难度非常大,我国还是应选择地面探测方案。

 
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