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他们在寻找引力波

来源:新快报 2016-4-3 刘子珩


  “所有人都感到了一阵强劲的振动,这振动似乎不是来自外部,而是自己的身体发出的,似乎每个人都变成了一根嗡嗡作响的琴弦。这死亡之琴只弹奏了十二秒就停止了,然后一切陷人寂静。

  “在飞船外面,时空的薄膜在引力波中泛起一片涟漪,像风吹皱了暗夜中的湖面,对两个世界的死亡判决以光速传向整个宇宙。”

  科幻小说《三体》中,引力波有如此描述,在刘慈欣写就这本书的时候,引力波还只是爱因斯坦的一个预测,并未被发现。

  直到今年2月,美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)执行主任戴维·赖茨当天在华盛顿举行的记者会上宣布:“我们已经探测到引力波,我们找到它了。”

  此时,距离爱因斯坦的预言整整过去了100年。

清华大学参与研究

  2009年LSC(LIGO科学合作组织)接受清华大学为正式成员。据了解,研究团队着重采用先进计算技术提高引力波数据分析的速度和效率,参与了LSC引力波暴和数据分析软件等工作组相关研究,以高精度的数据分析能力帮助“净化”了引力波探测中的干扰信号,加速了迈向星辰大海的征程。

  “漫长的时间里,LIGO探测器并没有达到设计精度,是探测不到真正的引力波信号的,可以认为实际大家在处理的全都是噪声,可就是在对这些噪声的一点一滴的处理中不断积累经验,不断提升仪器的精度,才有了今天的探测灵敏度。”清华大学LIGO工作组负责人曹军威说。

  中国对引力波的探索有着自己的节奏。

  上世纪70年代,中山大学引力物理研究室建设常温共振型引力波天线,其测量灵敏度为当时国际同类引力波天线的最高水平之一。

  1979年7月在意大利召开的第二届格拉斯曼广义相对论国际会议上,来自中山大学的陈嘉言教授,由于在引力波研究方面的贡献,被聘为会议顾问委员会委员。这是中国的引力波研究第一次被国际社会认可。

  中山大学正在组建的研究小组,将开展空间引力波探测计划任务的预先研究,制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图,并开展关键技术研究。

  参与此次引力波研究的美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)的数据分析专家、加州理工学院物理系教授艾伦·魏因施泰说,他对中山大学牵头、利用人造卫星探测空间引力波的“天琴计划”充满期待。他说:“探测到引力波只是刚刚开始,并非结束,我们非常需要中国科学家的努力。”

“广州仔”本科生罗家伦

  引力波的发现是团队合作的结果,它的论文有1004名作者署名,而就读于美国卡尔顿文理学院的罗家伦作为团队成员之一,是唯一参与了引力波新闻发布会的华人。

  罗家伦2012年毕业于广州天河中学,在探测引力波的工作中,他所处的团队有50余人,主要负责探测器测量的数据处理。

  “有人说检测引力波就像我在上海扔了一块石头,你在美国检测到这块石头造成的波动。”罗家伦如此形容探测工作的艰巨性。

  仪器探测到了成千上万的数据,罗家伦所在的小组需要运行程序来分析探测的引力波候选信号中,哪些是真正的引力波。通过统计分析,寻找统计显著的数据,最后找到信度高达99.99995%的,并在《物理学评论通讯》介绍引力波。

  2013年暑假开始,还在读大二的罗家伦跟随研究团队,开始寻找引力波。作为一个本科生,他做的工作还是比较简单的。最令他感到骄傲的是,其间和一名博士生师兄一起推导某一个天文事件数值近似的一个公式,并最终发表了。这个公式其实是引力波的其中一种形式。

  在LIGO升级之前,罗家伦所在团队已经尝试寻找第五次和第六次数据中的引力波;设备升级后,他们将重点放在寻找引力波的光谱对应物,力图提升引力波的信度,并最终找到了引力波,证实了爱因斯坦100年前的预言。

澳大利亚物理教授温琳清

  另一位完成引力波探测的LIGO实验组成员的华人是温琳清,她已经从事引力波探测研究15年,目前是澳大利亚西澳大学物理系教授。

  中学时代,温琳清在福建福安一中度过的。1992 年她从中国科学技术大学物理系毕业后赴美留学。从2007年至今,移居澳大利亚的温琳清一直是西澳大学物理系引力波数据分析与高性能计算团队的领军人物。她在2009年获得了政府颁发的未来学者奖。

  她的团队和同时华人科学家的加州理工学院理论物理组陈雁北教授(同在论文署名名单中)合作,发明了新的引力波的滤波方法;又和清华大学计算机系都志辉教授(同在论文署名名单中)合作,利用计算机显卡的并行计算新功能来提高引力波探测的数据处理速度,可以在一两分钟内实时探测到来自黑洞或中子星的双子合并的引力波。

  在美国新一代引力波探测器的运作中,她的团队在线运转实时探测,并独立验证了这次举世瞩目的第一个引力波探测。

清华大学博士后胡一鸣

  上海人胡一鸣是清华大学博士后,目前正在德国马克斯-普朗克引力物理研究所进行研究工作,也是LIGO科学合作组织成员之一。

  他在上学时是个典型的偏科生, 对天文有着狂热的兴趣爱好,但几乎是自学成才,连老师也经常被他相当专业天文问题问倒。而在他高考填志愿时,他只填了一个志愿,就是南大天文系,并表示如果考不上,宁愿复读再考该系。

  中学时,胡一鸣就曾获得过2005年全国中学生天文奥林匹克竞赛上海赛区第二名,2006年全国中学生天文奥林匹克竞赛上海赛区第一名的好成绩。

  2006年11月,入选国家队的胡一鸣又去印度孟买参加第十一届国际天文奥林匹克竞赛,获得了铜牌。高考成绩揭晓后,虽然胡一鸣的成绩不错,但却排在该天文专业的第二名,不过南京大学看中他的天文大赛经历,特意又增加了一个名额,胡一鸣也因此“有惊无险”地被录取了。

编辑:苑苑

 

[更新:2016-04-06]
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