中国科学家如何搜寻引力波

    除了LIGO，全球还有许多不同国家的团队，在研究引力波

    钱报记者独家专访中国高频引力波研究团队主导者，为你揭秘

     美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台”（LIGO）2016年2月8日联合发布的这张照片，显示的是LIGO位于美国路易斯安那州利文斯顿市的一处引力波探测器实验室。

    据新华社昨天消息，中国也正在积极布局引力波探测和研究，中国科学院16日公布了空间引力波探测与研究的“空间太极计划”。

    我国将在2030年前后发射由位于等边三角形顶端三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。主要科学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。

    引力波有许多频段，比如低频、中频、高频段。就像人有许多种族一样，人类科学家只有了解了更多种类的引力波，才能够摸索到引力波的本质，从而进一步探索出宇宙的奥秘。

    这正是我想和大家分享的内容，因为除了LIGO，世界有许多不同国家的团队，都在研究不同频段的引力波，这其中有非常有实力的中国科研团队。

    我想向大家介绍一个工作思路完全创新，方案和进展都得到了国际认可的中国引力波探测项目。这个项目的主导者是中国引力与相对论天体物理学会理事、重庆大学物理学院教授李芳昱，以及西南交通大学物理系教授韦联福。

    昨天，钱报记者联系上韦联福教授，请他讲讲他们这一被国际同行称之为三维同步谐振方案，或Li-Baker 方案的理论实验，是怎样变成实际可操作的引力波项目。

    故事是什么时候开始的

    2009年，西南交通大学韦教授，在一场受邀的学术报告中介绍自己在研的科技部973课题（高量子效率超导单光子探测）的研究进展项目时，时年66岁的李芳昱教授也坐在台下听报告，他听得很激动。韦教授演讲后，李教授找到这位年轻的教授，说：“我一直有一个梦想，我觉得您现在在做的极低温探测器，可以把我的这个想法付诸实践，我们合作来做，怎么样？”

    李教授的这个梦想，就是去捕捉宇宙中可能存在着的高频引力波。在那个时候，国际上有很多实验小组都在夜以继日地工作，希望探测到爱因斯坦早就预言了的，但一直还没有直接探测到的引力波。李教授说，引力波可是爱因斯坦广义相对论理论中所预言的唯一一个尚未被实验所证实的“一颗皇冠上的明珠”。现有的国内外各种探测方案，都是针对低频段的引力波，但都没有测到。我们为什么不试一试在高频段来探测它呢？

    李教授说：“我有一个全新的想法和方案，但没有相应的技术来实现它，听了您今天的报告，我觉得您有可能将我的梦想变为现实。”就这样，李教授找到了搭子，韦教授带领他的课题组加入这一追梦的行列。2013年，高频引力波探测项目正式启动。

    这个项目怎么测引力波

    因为美国LIGO项目经过这两天的宣传，已经深入人心（其实我们基本上还是不懂），所以我请韦教授介绍中国自己的引力波项目时，会和LIGO来作比对，这样大家会有更加感性的认识。

    ●原理

    就像光一样，预想中的引力波也有许多频率，不同频率的引力波来自宇宙事件中不同的波源，带着不同的宇宙信息。这也是为什么不同国家的研究小组所针对的引力波频段并不完全一样。

    按照频段，引力波分成极低频带、低频带、中频带和较高频带。

    比如，这次美国LIGO组成功测到的引力波，频率为10-100Hz。LIGO项目，以及包括研究处于世界前沿的欧洲Virgo、德国GEO600和日本TAMA等项目，所致力于探测的都在中频带（频率在1Hz~1000Hz）的引力波。

    我国中山大学提出的天琴计划，研究的则是低频带（频率在10-7Hz～1Hz）引力波。

    李教授所提出的，现在被国际学术界简称为Li-Baker 方案，所针对的是较高频带的探测，其频率范围通常在108Hz-1014Hz范围；它与其他探测方案正好形成频带上的互补。