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都是探测引力波 中国“天琴”与美国LIGO有何不同?

时间:2016年02月14日 信息来源:北京青年报 点击: 【字体:

北京时间2月11日夜间,美国国家科学基金会(NSF)宣布人类首次直接探测到了引力波,引发全世界关注。与此同时,有消息称中山大学也在2015年启动了中国本土重大的引力波探测工程“天琴计划”。


昨日,北京青年报记者从中山大学求证得知,中山大学确实在进行关于引力波探测工程“天琴计划”的研究。“并非网上所说的是‘炒作’”,研究的初步想法产生于2014年,已于2015年7月份正式启动了此项研究计划。


北青报记者从引力波论文作者之一、LIGO科学联盟核心成员、加州理工学院陈雁北教授那里了解到,早在去年中山大学就已经与陈教授在关于“天琴计划”的研究方面上取得了联系,并一直在讨论如何帮助“天琴计划”更好地实施。


“国内有许多大学、科研组织等虽没有进行相关的实验,但是都有参与引力波的研究讨论。”陈教授说。


中山大学天文与空间科学研究院院长李淼教授——


中大将在山上建五千平方米观测区


“天琴计划”的消息一经发布便引起了广泛的热议。昨日,从事“天琴计划”研究的中山大学天文与空间科学研究院院长李淼教授接受了北青报记者采访。


计划将持续20年发射六颗卫星助研究


北青报:“天琴计划”最初是什么时候开始的?


李淼(中山大学天文与空间科学研究院院长):想法是2014年的时候就有的,2015年时候启动的。


北青报:为什么想做关于引力波的研究?


李淼:最开始提出研究想法的是罗俊校长。其实中国已经就引力波的研究讨论了将近10年的时间了,罗校长认为我们中国也可以有、需要有这种立足本国的与国际合作的大的科学研究项目。


北青报:“天琴计划”是什么样的科研计划,需要如何实施?


李淼:“天琴计划”是一项很大的科研工程,分为四个部分来进行。简单地说,首先是“月地测距”,就是月亮到地球的距离。这在中国是从来没有过的首次测量。通过测距测得月亮以及地球的动态变化。同时检验牛顿万有引力常数的变化。


“月地测距”研究过后会发射一颗卫星做“天琴”前期的研究,来验证爱因斯坦广义相对论中的原理,以及“天琴”未来研究所需要的技术。


而后发射两颗卫星,一前一后绕着地球转,通过两颗卫星之间的激光测距来测两颗卫星之间距离的变化,由此可测量出地球质量的分布、内部的矿产资源等等。


最后,放三颗卫星到距地球50万公里的高轨上,主要用来测量引力波。


“天琴计划”第一步正在启动立项准备建五千平方米天文观测区


北青报:现在“天琴计划”进行得怎么样了,进展到哪一步了?


李淼:四个部分要一步步地来,现在才刚刚开始,第一步正在启动、立项。


北青报:“天琴计划”会在哪里开展?


李淼:我们已经计划在中山大学珠海校区建设“天琴”的研究中心,初期计划中心占地面积约三万平方米,会在凤凰山中建立约一万平方米的实验室,山上建设约5000平方米的天文观测区。


课题组曾在网络上招人


北青报:“天琴计划”是中山大学自己研究的还是合作项目?


李淼:是以中山大学为主与其他大学联合研究的项目,同时也会有国际上的合作,与俄罗斯合作,也不排除与欧美等国家作交流。


北青报:会不会同已参与美国引力波研究的清华大学科研组合作?


李淼:不排除这种可能性,与清华大学以及国内其他大学合作,这个项目需要国内各个方面人才间的合作。


北青报:之前课题组在网络上招人,现在招得怎么样了?


李淼:是有招人,现在还在逐步发展,但是依然不太满意,开学之后会想新的办法。


北青报:现在有与参与引力波研究的LIGO科学联盟专家接触过吗?


李淼:是的,是有与加州理工的陈雁北教授有接触。


北青报:现在有开展关于“天琴计划”相关的课程吗?


李淼:课程没有开设,但是我们有计划会在未来培养一些关于此方面的人才。


否认曾预估研究经费需要150亿


北青报:“天琴计划”所需的研究费用是否如网传的在150亿左右?


李淼:我们从来没有给出过“天琴计划”的具体预估研究费用是多少,我也不知道这150亿是从哪里来的,很可能是因为最早时候我们给出过100亿到200亿之间,所以被他人传出了150亿的预估。


北青报:“天琴计划”需要的资金很庞大,所需的资金有多少?


李淼:“天琴计划”是20年的计划,资金只能随着研究一步步地来,现在无法严格预估出需要多少钱。


北青报:研究的资金来源呢?


李淼:每一个部分都不一样,因为资金过于庞大,来源也是多方面的,不排除地方、民间企业的赞助。


“天琴计划”立项审核尚需一步一步进行


北青报:“天琴计划”是2015年就有的项目,为何现在才发布?


李淼:所有的大科学研究都会涉及很多方面,无法一开始就向外界发布。


北青报:2015年就启动的项目为何现在还在立项中?


李淼:所谓启动只是中山大学在启动,而立项需要每一个部门进行立项审核,需要一步一步来进行。


北青报:“天琴计划”与美国的研究有何区别?


李淼:主要的区别在于最后一步,美国研究的是地面探索,我们所研究的是太空的探索,是完全不同的研究,探索的方向是不同的。


文/实习记者王天琪


LIGO核心成员陈雁北——


“天琴计划”与LIGO的探测方式不同


在美国国家科学基金和欧洲引力天文台11日宣布首次观测到引力波的消息后,一直“默默无闻”的中国本土引力波探测工程“天琴计划”被媒体报道出来,一时有关“天琴计划”是效颦还是开创之举的讨论非常热烈。LIGO科学联盟核心成员、加州理工学院教授陈雁北昨天接受国内媒体采访时表示,国内科学界尚没有引力波的实验项目,希望此次LIGO探测到引力波的事实,能够对“天琴计划”起到推动作用。


广州中山大学于去年7月启动“天琴计划”,目前正在立项中。完成全部4个子计划大约需要20年时间,投资约150亿元人民币。中山大学校长罗俊此前曾透露,学校将在珠海校区凤凰山挖山洞,建立山洞超静实验室。此外,激光测距地面台站基础设施建设已经启动,部分关键技术研究也有了具体进展。


作为直接参与LIGO探测引力波工作的科学家,陈雁北教授告诉北京青年报记者,国内虽然还没有引力波的实验项目,但已经有了一些研究团队:包括北师大的朱宗宏、张帆教授在研究引力波天文学;中科院有学者曾想推动中国空间探测引力波的项目;中科院一些科学家还参与了欧洲合作的空间引力波探测项目;当然还有清华大学团队直接参与了LIGO的探测工作。


对于“天琴计划”与LIGO探测的关系,陈雁北教授表示,中山大学的罗俊院士是中国引力物理界的领军人物,他对引力常数的测量、引力定律检验的研究,都处于世界的前沿。罗院士的团队提出的“天琴计划”与LIGO的探测方式截然不同:LIGO是在地面探测引力波,而“天琴计划”是想在空间中进行测量。“空间中,我们可以测量频率更低的引力波。一方面可以从侧面验证LIGO引力波源、引力波传播的性质,另一方面,也可能探测到大质量甚至超大质量的黑洞。我希望这次LIGO探测到引力波,对‘天琴计划’是一个推动。”陈雁北教授认为,“天琴计划”现在处于起始阶段,还在论证天文学上的意义、仪器上的可行性等。国内科学家们还要讨论如何把它变得更完善,需要一个理论物理学家、实验物理学家、天文学家们讨论的过程。虽然大家对中国空间引力波探测的研究还没有太多共识,但LIGO探测到引力波的事实可以成为一个契机,让大家考虑一下,下一步中国应该怎样最好地发挥自身特点,在引力波的研究中找到一个有自己特色的发展方向。


清华大学LSC研究团队负责人曹军威研究员也认为,中国在引力波方面的研究基础还相对薄弱,目前尚没有自主建设的引力波天文台。随着国际上引力波直接观测的成功和引力波天文学时代的开启,中国亟需自主建设引力波天文台,一是要脚踏实地从培养人才入手;二是要有开放合作的心态,充分借鉴国际上已有的研究和实验成果;三是要大力加强科学目标引领下的跨领域合作,才有可能带动一系列的技术创新和科学发现,进一步推动我国引力波科学研究的发展。



(作者:雷嘉)
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