前有陈嘉言近有"天琴计划" 中大引力波研究国内领先

16.02.2016  12:31

  引力波研究与中山大学

揭秘中国的引力波研究与中大的四十年

就在几天前,作为本世纪最重要的科学发现之一,引力波的发现引发了人们对宇宙的无限遐想。自从爱因斯坦提出理论预言,一百年来,数以千计的科学家和更多的科研工作者投入了这项比大海捞针更艰难的工作。和大多数科学发现一样,引力波的最终探测成功,是基于全球科学家的共同努力和通力合作,这其中,也有中国科学家的身影,比如中山大学,既是中国引力波研究的先行者,也正走在探索的前沿。

文/图 羊城晚报记者 王倩

多国通力合作发现了引力波

世界科学界公认,引力波探测是难度最大的尖端科技之一,也是一项意义重大的物理学基础研究。作为爱因斯坦广义相对论中最重要但一直未被证实的预言,引力波是物理学王冠上最耀眼的一颗明珠,一旦探测成功,将是人类认知史上具有里程碑意义的科学发现。

理论上,引力波在宇宙中无处不在,但非常微弱,只有像超新星爆发、中子星与黑洞等天体相撞,才会产生足够强烈的引力波。探测到引力波,是对广义相对论的实验验证。

美国时间2016年2月11日10点30分(北京时间23点30分),美国激光干涉引力波天文台(LIGO)执行主任大卫·瑞兹宣布,科学家们寻找引力波的努力终于收获成果,此时,距离1916年爱因斯坦预言引力波存在刚好一百年。

LIGO天文台由美国国家科学基金资助,由加州理工学院和麻省理工学院构思、建造、运行。而最终证实发现引力波,是多国科学家协作的成果。LIGO科学合作组织包括GEO600组织、澳大利亚干涉引力天文协会等,意大利的Virgo项目贡献了两台LIGO探测器的数据。而中国的清华大学团队提供的计算机软件程序,在进行海量的数据分析中做出了重要贡献。最终,发现引力波的论文发表在物理评论快讯期刊,共有1004位署名作者,这其中包括广州天河中学毕业生罗家伦(见2月16日羊城晚报报道)。

引力波研究与中山大学

一穷二白起步赶超国际水平

早在上世纪七十年代,中国就已经把引力波的研究定为国家在重点研究项目,以中山大学为主要研究高校。

1969年,美国马里兰州立大学的J.Weber宣称:他已探测到不排除为引力波的信号。消息在中国也有了回应。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符合探测研究。

此时,中大土生土长的物理人陈嘉言被委以重任。1973年陈嘉言从“英德干校”调回,重新领导重建基础实验室并开始了引力波实验的研究。

1976年,国家科委和教育部把这项研究定为国家重点研究项目。1979年11月,中国引力与相对论天体物理学会在广州成立,许多老一辈的著名科学家如钱三强、周培源参加了学会。

经过1973-1976年的初期研究,1976-1982年的攻关,中山大学大型常温引力波检测系统基本建成。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。

当时的中国科技基础可谓一穷二白,但在陈嘉言等科学家的努力下,中国的引力波研究依然取得了令世界同行瞩目的成就,不少检测成绩达到或超过当时世界最好水平。因此,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,成员多次应邀出国访问,参加国际会议提供报告和参与组织会议。