参与引力波探测的华人科学家:将推动中国天琴计划
2016-02-13 14:15:40



世界各国的大型引力波探测器

在美国的LIGO计划开始之后,欧洲也开始进行引力波探测计划。目前,比较大型的探测器是由英国和德国合作,在德国Hannover附近建造的GEO 600探测器,以及由法国和意大利合作,在意大利Pisa附近的VIRGO探测器。GEO 600探测器的壁长是600米,而VIRGO的臂长是3000米。相比之下,VIRGO的造价和性能都远高于GEO 600,而和LIGO相当。

大家也许会问,为什么经济实力更强的英、德两国在引力波探测器的规模上竟然会比不过法意两国呢?据说,本来前西德也要建造一个4公里臂长的探测器。但是由于东西德合并,西德支持东德,这个经费就被砍掉了,只好建造一个600米的探测器。

最近,日本也开始建造大型的KaGRA引力波探测器。早年,在日本有一个TAMA300探测器,位于东京附近的三鹰市,在日本的国家天文台院内,臂长300米。日本科学家多年来一直致力于推动大型引力波探测,这个KaGRA项目终于在2008年立项。目前,这个探测器的建设已经基本完成,进入了调试阶段。

前些年,印度也开始加入了引力波探测的行列。LIGO实验室和印度引力波物理学界已经达成协议,计划把LIGO的一部分实验设备运往印度,并在印度开设一个LIGO-India的引力波观测站。

今天,美国的LIGO和欧洲的VIRGO引力波探测器联合发布消息,宣布已经探测到距离地球约13亿光年的两个大约30太阳质量的黑洞碰撞所发出的引力波。

在这个让物理学家50年来望眼欲穿的、持续时间不到一秒钟的事件(GW150914)中,4对在真空中相距4公里的40千克的玻璃镜子的距离,以原子核尺寸千分之一大小的振幅振动了十几次。这样微乎其微的振动,被打在这些镜子上的100千瓦的激光读出,让人类第一次“近距离的接触”了黑洞。黑洞不再是科幻作品中的神奇物体,不再躲在高温磁化的等离子体后面,也不再稳稳的坐在星系中央。这次,我们实实在在的观察到了黑洞附近时间和空间的高度扭曲和脉动。引力波探测的成功,为人类观察宇宙提供了一个崭新的窗口。

引力波说明图

资料图

陈雁北、范锡龙

陈雁北: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,引力定律的检验的研究,都处于世界的前沿。罗院士的团队最近提出的《天琴计划》,是在空间中测量引力波。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,另外一方面,也可能探测到大质量甚至超大质量的黑洞。我希望这次LIGO对引力波的探测,对天琴计划是一个推动。