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中山大学牵头启动中国引力波探测 20年投150亿

南方日报吴少敏 2016-02-14 10:26:14

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  美国科学家11日宣布第一次直接探测到引力波的存在,被认为是物理学界里程碑式的重大成果。美国相关专家对中国中山大学牵头、利用人造卫星探测空间引力波的“天琴计划”充满期待。

  13日,中山大学官方微信透露,中国引力波探测工程“天琴计划”已于去年7月启动,目前正在立项,且部分关键技术研究已有具体进展。

  四个子计划推进“天琴计划”

  此前,中山大学校长罗俊透露筹建“天琴计划”,这一计划将作为中大筹建的两项国家重大科学工程之一,建设高精度的激光陀螺仪用于引力波探测实验。

  去年7月,“天琴计划”开始启动,中山大学面向全球招募千人、青年千人、教授(含长江学者特聘教授)、副教授、讲师、研究员和博士后。“天琴计划”将需要一百人左右的教师团体,四五百人左右的研究、工程技术人员以及博士后。

  按照计划,“天琴计划”以引力波研究为中心,该计划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。“天琴计划”要完成四个子计划,大约需要二十年的时间,投资大约150亿元。

  “天琴计划”的推动将使中山大学成为国际上引力波探测与空间精密测量领域的学术研究重镇之一,并成为推动后续一系列空间精密测量物理实验的研究基地。

  部分关键技术研究已有进展

  那么,“天琴计划”怎么建设呢?美国探测到引力波,是否影响“天琴计划”的实施呢?

  “天琴计划”将落子中山大学珠海校区,并在地面建设所需的研究基础设施,以此为基地开展面向国家重大需求和科学基础前沿的国家大科学工程项目。目前,珠海校区的山洞超静实验室和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已经有具体进展。

  对此,中山大学物理学教授何振辉说,人类探测到引力波,就像打开一扇门,看到另一片广阔天地。地面检测到引力波,会受到各种因素的影响,而国际“ELISA计划”、国内“天琴计划”利用卫星检测引力波,则可能检测到更多频段的引力波,可以与地面配合实验,相互验证。

  中山大学天文与空间科学研究院院长李淼说,中国目前在进行的引力波研究,主要还是胡文瑞等科学家将要参加的ELISA项目,而中国本土的“天琴计划”还在进展中,还没能获得政府部门的立项,目前还不能确立未来的发展方向。

  李淼说,欧洲的ELISA计划之前进展缓慢,很大程度上因为欧洲各国口径不一致,现在证实了引力波存在,ELISA探测进度会加快。引力波的发现,会进一步刺激各国的研究进度,世界各地的引力波研究计划将很快推进,中国本土研究的进展也会加快。

  “天琴计划”的四个子计划

  根据此前的设想,“天琴计划”主要将分四阶段实施:

  第1阶段

  完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等“天琴计划”地面辅助设施。

  第2阶段

  完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证,以及空间等效原理实验检验。

  第3阶段

  完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证,以及全球重力场测量。

  第4阶段

  完成所有空间引力波探测所需的关键技术,发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。

  延伸阅读

  中大引力波研究频获国际同行肯定

  上个世纪八十年代,中山大学引力物理研究室成为国际引力波研究大家庭中的一员,研究成果达到或超过国际先进水平,频频获得国际同行的肯定。中山大学物理系陈嘉言被认为是“中国引力波研究的先行者”。

  时间回到1973年,北京中国科学院的王祝翔、秦荣先等人来到广州,商讨北京高能所和广州中山大学合作引力波探测研究。中山大学物理系陈嘉言等人决定参加。

  1980年初,中大完成组装常温共振型引力波探测器。次年6月,常温引力波探测系统开始实验性运行,测出和记录了天线的热噪声,得出了理论灵敏度同实测灵敏度一致的结果。

  在中山大学大型常温引力波检测系统基本建成后,1985年与美国斯坦福大学引力波检测器进行洲际距离符合实验,1987年经过了改进的引力波检测器通过了验收,获得广东省高教系统科技进步一等奖、广东省自然科学二等奖。

  陈嘉言等人的研究成果达到或超过世界水平。例如,天线机械震动和电磁干扰隔离水平达到常温引力波检测振幅10"-16的要求。到访的国际同行认为这是同类检测器中隔离水平最好的。

  1982年4月9日,陈嘉言因公殉职,终年四十六岁。北京大学原校长、中国科协主席周培源教授来函吊唁称:“这不仅是中山大学的重大损失、也是中国物理学界的重大损失”。(记者/吴少敏)

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