北京时时彩 > 科普文章 >

北京时时彩:各国的引力波探测计划

各国的引力波探测计划

  2月17日,中国科学院召开媒体见面会,首次对外披露了我国引力波空间探测计划——“太极计划”。中国科学院院士、“太极计划”首席科学家胡文瑞透露,“太极计划”的设想之一是在2030年前后发射3颗卫星组成的引力波探测星组,用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测,目标是观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射,以及其他的宇宙引力波辐射过程。

  5天前,LIGO科学合作组宣布探测到来自GW150914双黑洞合并事件的引力波,拼上了爱因斯坦广义相对论最后一块缺失的“拼图”。

  宇宙中的引力波,其实是来自天体的能量和质量变化,不同频率的引力波对应于不同的天体物理过程。关于引力波的探测,人类最早的探索开始于地面。

  上世纪60年代,人们开始在地面用共振天线探测,但由于灵敏度不够而未获得肯定的结果。

  上世纪90年代以后,人们开始用激光干涉方法在地面测量引力波,这一技术水平比共振天线法的探测灵敏度提高了4个数量级,使得LIGO实验组最终能够直接观测到引力波的信号。

  除了LIGO,国际上还有一些其他的地面探测计划,比如,意大利法国合作的VIRGO计划,德国和英国合作的GEO计划,日本的TAMA300计划。

  2014年5月,我国也提出了地面探测计划。中科院高能物理所研究员张新民带领团队提出在西藏阿里开展CMB实验研究。他说,原初引力波太微弱,所以要选干扰尽可能少的区域,大气越稀薄、水汽含量越少,才越有希望看清原初引力波留下的痕迹。

  胡文瑞告诉记者,基于地面的引力北京时时彩波探测实验装置,由于受空间距离的限制和地球重力梯度噪声的影响,无法探测低于10赫兹的引力波,使其研究目标变得较为有限。

  于是,各国科学家也将目光转向“天上”,开始了空间引力波探测的研究。

  1993年,欧洲空间局(ESA)首先提出激光干涉空间天线(LISA)计划,并于2000年完成了系统和工程研究报告——主要由3颗相距100万公里的航天器组成,构成一个等边三角形,采用激光干涉法精确测距,探测108Ms引力辐射。航天器的轨道为行星轨道,与地球一起绕着太阳运动。

  2015年年底,该组织已发射了LISA的关键技术验证卫星LISA-Pathfinder。

  胡文瑞说,因为1997年美国航天局(NASA)的加入,LISA计划成了欧美联合计划。但到了2011年,NASA退出,LISA计划再次成为欧空局独立的计划。时隔一年,欧空局开始与中方科学家商讨合作事宜。

  2008年由中国科学院发起,中北京时时彩科院多个研究所及院外高校科研单位共同参与,成立了中国科学院空间引力波探测论证组,开始规划中国空间引力波探测在未来数十年内的发展路线图。空间引力波探测已被列入中国科学院制定的空间2050年规划。

  在引力波的探测中,中低频波段(10-4~1.0赫兹)引力波,一直是各国探测的焦点。中频波段方面,其引力波源主要是中等质量的致密双星(黑洞、中子星、白矮星),以及宇宙大爆炸早期(10~34秒以后)产生的引力波——更直白地说,这一波段的探测最有可能发现宇宙起源奥秘。

  在这一波段的探索中,美国的“后爱因斯坦”计划独树一帜。该计划有一颗“大爆炸观测者”BBO(Big Bang Observer)卫星,BBO卫星是根据探测106Ms天体的引力扰动产生的引力波或早期宇宙背景,着重探测地面装置和LISA计划之间的“中频引力波”。

  BBO的设计概念是类似于LISA任务的三角形激光干涉结构。其技术难度将更北京时时彩高,技术可行性遇到更大的挑战。

  日本也提出了在相似频段观测引力波的DECIGO计划。该计划由3颗无阻力卫星构成,各相距1000公里,计划在2024年发射。

  (原载于《中国青年报》 2016-02-17 05版)