阿里計(jì)劃首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所張新民研究員
10月16日，人類(lèi)歷史上第一次適用引力波天文臺(tái)和電磁波望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到來(lái)自雙中子星合并的引力波，“引力波”再成為最熱天文學(xué)話題之一。
這次“又見(jiàn)引力波”事件中，中國(guó)不僅沒(méi)有缺席，而且早有了大計(jì)劃。據(jù)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所消息，今年年初，我國(guó)在海拔5250米的西藏阿里，啟動(dòng)建設(shè)全球海拔最高的原初引力波觀測(cè)站。項(xiàng)目被科學(xué)界稱(chēng)為“阿里計(jì)劃”。
10月21日，封面新聞(thecover.cn)記者對(duì)話阿里計(jì)劃首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所張新民研究員。張新民透露，“阿里計(jì)劃”已有具體“路線圖”和“時(shí)間表”：今年年底，觀測(cè)站主體工程完成;望遠(yuǎn)鏡將在2019年建成;2020年開(kāi)始觀測(cè)。
又見(jiàn)引力波
人類(lèi)首次看到電磁信號(hào)
封面新聞：這次又見(jiàn)引力波，看到了什么?
張新民：這次LIGO和VIRGO探測(cè)到的引力波是與以往不同。前4次，LIGO探測(cè)到的是二個(gè)黑洞的碰撞并合發(fā)出的引力波，當(dāng)時(shí)沒(méi)有看到電磁信號(hào)。這次看到的是中子星并合事件，發(fā)出的引力波信號(hào)被LIGO，VIRGO探測(cè)到，同時(shí)其電磁信號(hào)被許多天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。所以，如果說(shuō)之前LIGO的發(fā)現(xiàn)使人類(lèi)第一次聽(tīng)到了宇宙的聲音，那么這次是人類(lèi)第一次連“聽(tīng)”帶“看”地感受到了一個(gè)引力波事件，這在引力波乃至整個(gè)天體物理研究領(lǐng)域是十分重要的。
探測(cè)引力波
最早源于愛(ài)因斯坦
“阿里計(jì)劃”首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所張新民研究員
封面新聞：人類(lèi)探測(cè)到引力波信號(hào)，最早可以追溯到什么時(shí)候?
張新民：愛(ài)因斯坦早在1916年就提出了引力波這一物理概念，然而，由于引力相互作用極端微弱，實(shí)驗(yàn)探測(cè)也就非常困難。人們經(jīng)過(guò)多年的嘗試，在1974年，美國(guó)天文學(xué)家約瑟夫·泰勒(Joseph Taylor)和拉塞爾·赫爾斯(Russell Hulse)首次發(fā)現(xiàn)了引力波存在的間接證據(jù)。他們觀測(cè)脈沖雙星時(shí)發(fā)現(xiàn)，該雙星系統(tǒng)公轉(zhuǎn)周期逐步遞減，與能量的損耗相關(guān)，這種能量損耗被認(rèn)為是轉(zhuǎn)化成了引力波輻射。兩名科學(xué)家也因這一發(fā)現(xiàn)于1993年被授予諾貝爾獎(jiǎng)。在引力波理論提出的一個(gè)世紀(jì)后，2015年，LIGO探測(cè)到了黑洞并合的引力波，這是人類(lèi)首次探測(cè)到引力波信號(hào)。
為何感興趣
讓人類(lèi)聽(tīng)到宇宙深處的低語(yǔ)
封面新聞：人類(lèi)為何要探測(cè)引力波?天文學(xué)家為何對(duì)引力波如此感興趣?
張新民：引力波的探測(cè)，對(duì)物理學(xué)和天文學(xué)而言意義重大，首先，可以說(shuō)完成了一項(xiàng)世紀(jì)任務(wù)，檢驗(yàn)了愛(ài)因斯坦100年前的預(yù)言。更重要的是，它開(kāi)啟了一個(gè)新的時(shí)代，使天體物理和宇宙學(xué)家們能夠利用一種全新的手段去探索天體、乃至宇宙創(chuàng)生和演化的奧妙。如果說(shuō)，電磁波讓人類(lèi)“看”的更遠(yuǎn)，那么引力波將使人類(lèi)聽(tīng)到來(lái)自宇宙深處的低語(yǔ)，如果不久的將來(lái)能夠探測(cè)到來(lái)自宇宙早期的原初引力波的話，我們將“聽(tīng)”到宇宙的初啼。
封面新聞：引力波對(duì)于人類(lèi)未來(lái)生活會(huì)帶來(lái)什么影響?
張新民：引力波可以改變?nèi)祟?lèi)對(duì)宇宙的認(rèn)知，使我們更好地探索宇宙。引力波本身在可預(yù)見(jiàn)的近期對(duì)人類(lèi)的生活可能沒(méi)什么影響，但是由于引力波信號(hào)非常弱，探測(cè)引力波需要非常靈敏的儀器以及控制極低的噪聲，這些技術(shù)(激光、減震、真空、數(shù)據(jù)處理等)都可以被用于人類(lèi)的生活。在更遠(yuǎn)的將來(lái)，引力波為人類(lèi)所用也是極有可能的。
中國(guó)不缺席
具體探測(cè)包括三方面
阿里原初引力波觀測(cè)站全景。
封面新聞：目前我國(guó)對(duì)引力波探測(cè)研究有著怎樣的現(xiàn)狀?
張新民：2016年2月LIGO合作組宣布探測(cè)到引力波之后，中科院、(國(guó)家自然科學(xué))基金委啟動(dòng)了相應(yīng)的項(xiàng)目。科技部成立了引力波研究專(zhuān)家委員會(huì)，統(tǒng)一規(guī)劃我國(guó)的引力波探測(cè)實(shí)驗(yàn)。 目前，中國(guó)的引力波探測(cè)包括三方面：阿里計(jì)劃、貴州的FAST和空間探測(cè)。阿里計(jì)劃由中科院高能所牽頭，國(guó)內(nèi)多家單位參與。FAST是通過(guò)脈沖星計(jì)時(shí)探測(cè)引力波?？臻g方面現(xiàn)在有兩個(gè)方案，一個(gè)是科學(xué)院力學(xué)所和國(guó)科大領(lǐng)導(dǎo)的“太極計(jì)劃”，另一個(gè)是中山大學(xué)主導(dǎo)的“天琴計(jì)劃”。
封面新聞：今年兩會(huì)期間，你在接受媒體采訪時(shí)表示，“阿里計(jì)劃”是世界上第一個(gè)地處北半球的原初引力波觀測(cè)站。該觀測(cè)站位于哪里?何時(shí)能建成?目前進(jìn)展情況如何?
張新民：阿里實(shí)驗(yàn)將在我國(guó)西藏阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)附近的喜馬拉雅山脊上，海拔5250米，原初引力波觀測(cè)站建成后將是世界上最高的原初引力波觀測(cè)站，今年年底將完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的主體結(jié)構(gòu)，望遠(yuǎn)鏡將在2019年建成，2020年開(kāi)始觀測(cè)。
封面新聞：阿里計(jì)劃緣何選擇西藏阿里?
張新民：原初引力波的地面探測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)大氣環(huán)境要求苛刻，需要到海拔高、水汽含量少的地方開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。目前，全球共有4個(gè)最佳的觀測(cè)點(diǎn)，我國(guó)阿里地區(qū)是北半球最佳觀測(cè)站點(diǎn)。
現(xiàn)有的重要的CMB實(shí)驗(yàn)站都集中分布在南半球的智利阿塔卡馬沙漠和南極極點(diǎn)觀測(cè)站。我國(guó)西藏阿里的觀測(cè)站建成后將是國(guó)際上海拔最高的原初引力波觀測(cè)站。
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