当前位置:

国科大首次主办空间引力波探测国际会议

由中国科学院大学主办的“空间引力波探测国际会议”(英文名称:International Symposium on Gravitational Waves)于2017526日在风景秀丽的国科大雁栖湖校区开幕。中国科学院“空间太极计划”首席科学家、国科大副校长吴岳良院士、中国科学院力学所胡文瑞院士、德国爱因斯坦研究所所长Karsten Danzmann教授和美国科罗拉多大学著名物理学家Peter Bender教授作为此次会议的召集人,与140余位引力波领域的海内外顶尖学者围绕引力波物理学、引力波探测的任务、策略和计划、引力波探测的前沿科学和技术、引力波探测合作等方面展开交流和研讨,共话空间引力波物理发展的未来。

  这是我国首次举办引力波国际研讨会,受到了科技部、中科院以及国家基金委领导的关心和重视。在为期三天的会议里,共55位专家做了精彩的学术报告。528日,大会圆满落幕。作为怀柔科学城“一核四区”的科学教育区,国科大这次为怀柔科学城吸引了全世界引力波研究者的目光。

与会专家学者合影

  据中科院此前公布,中国科学院大学也是我国空间引力波“空间太极计划”的依托单位,十余个国内参与空间引力波探测工作的科研机构、高等院校共同组成了“太极计划联盟”(Consortium of Gravitational Wave Detection Programm in Space),其中大部分为来自中科院(CAS)的科研单位。

会议现场

  在26日上午的开幕式上,“太极计划”的首席科学家——中国科学院大学副校长吴岳良院士在国科大雁栖湖校区国际会议中心报告厅做了名为《空间太极计划 & 超时空统一场论》(Taiji Programm in Space & Unified Field Theory in Hyper-spacetime)的精彩报告。

“空间太极计划”首席科学家:吴岳良院士

  “太极计划”拟于2030年左右发射三颗卫星组成的引力波探测星组,将用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测。该探测组由位于等边三角形顶端的3颗卫星组成, 绕太阳轨道运转(这个方案通过欧洲和美国科学家的多次论证,有利于避免地球重力的干扰和保持太阳热辐射的稳定性)。该组卫星探测频段为0.1 mHz~1.0 Hz,频率范围覆盖了ESA(欧洲空间局)LISA的低频和日本DECIGO计划的中频。其最敏感的区域在0.01~1.0 Hz,相对应的引力波源是中等质量种子黑洞并合。

  该项目的主要目标将研究这些种子黑洞是怎样通过并合形成超大质量黑洞,暗物质能否形成种子黑洞,由此了解星系的形成和演化过程,并通过引力波精密测量,理解引力本质。此外,太极计划涉及黑洞物理、宇宙学等理论领域,并将有助于地球物理学、海洋学、地球动力学、水文学、冰冻圈科学等学科的研究。

  此外,“太极计划”还和ESA(欧洲空间局)展开相关合作,共同参加ESA的激光干涉空间天线阵(eLISA)双边合作计划,希望通过与ESA等机构的国际合作, 借鉴其发展了20多年的空间引力波探测技术,加快我国自身的发展。

“空间太极计划”的发起者之一,胡文瑞院士

(中国科学院力学研究所研究员、国科大岗位教授)

  吴岳良还在报告的后半部分,提到了具有独创性的“超时空统一场论”:狄拉克最早提出了电子的运动方程,描述了电子的自旋等运动性质,它将爱因斯坦的时间和空间统一进来,是四维时空下的理论。因此,描述电子空间转动的轨道角动量与电子的自旋角动量相加才能得到守恒量—总角动量。吴岳良说,我现在反过来做——假如将所有的粒子统一成一个粒子,同时它们有不同的自由度,就像用一条线把不同的珠子串在一起,现在把不同的粒子一个个串成一串,它们就可以看成是一个整体,像一个粒子一样,这就增加了自由度。狄拉克将四维时空看成一个整体的时候要求自由度增加。放在一起的粒子这么多,其自由度如果和时空连在一起,时空的维度就要增加。将所有的粒子和时空统一起来,将会是十九维而不是四维时空,即“超时空”。时空增加后,也会产生一些对称性,我们要是把这个对称性看成一个局部对称,它就可以把所有的相互作用统一在一起,即超时空统一场论。

  “引力波把黑洞并合的交响曲带给地球,物理学家设计出仪器来寻找那些波,倾听他们的音乐。探索宇宙奥秘这就像在丛林中探寻大自然的各种声音(Jungle Universe)。虽不见泉水,但闻叮咚;虽不见鸟羽,但闻啾鸣。”在吴岳良院士的报告之后,美国引力波物理科学家、现为英国卡迪夫大学物理学教授、德国爱因斯坦研究所(即马普研究所,Max Planck Institute)前任所长Bernard F. Schutz教授作了名为“The Exciting Future of Gravitational Wave Astronomy”的报告。

Bernard F. Schutz教授做大会报告

  Schutz教授领导GEO600 引力波探测器的数据分析工作,而GEO6002016年探测到引力波的LIGO(激光干涉引力波天文台)合作组的重要一环。此外,Schutz教授也是国际空间引力波探测计划LISA的科学组成员之一,负责协调LISA项目的发展规划。在报告中,Schutz教授对引力波的探测前景寄予厚望。随着世界各国的重视,欧洲、美国、中国、日本等国家均加大对引力波探测的研究,如中国的“太极计划”,NASA(美国航空航天局)的“BBO study”、日本的“DECIGO proposal”等等。随着各国科学家的合作努力,人类对真理的探索将更进一步。

由于引力波信号的频率介于35Hz-250Hz之间(人耳能捕捉到的声音频率为20Hz-20000Hz),我们得以用耳朵领略神奇的引力波。“引力波天文学(GW Astronomy)的时代已经来临,让我们开始侧耳倾听宇宙丛林的声音吧!”在报告的结尾,Schutz教授这样说道。

 

   责任编辑:李剑

   校友会编辑:孙艳琦