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天上的星星亮晶晶,中科院要搞大事情!

 珂江 2016-12-17

相信大家对这种风格的表情包再熟悉不过了↓↓

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然而长期游走在蛇精病边缘的蝌蚪君,私藏的表情包都是这种风格的↓↓

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(请自动脑补弹幕效果谢谢)

这图里的问题蝌蚪君都曾思考过,上班的时候想的最多的就是“我为什么会坐在这里”“接下来干什么”以及“人生的意义是什么”之类的(你们懂的)

不过,有个问题就太难回答了——

宇宙的边界在哪?

与此相关的还有一长串问题,在蝌蚪君的脑袋里挥之不去:

我和宇宙之间有必然的联系吗?宇宙有没有尽头?时间有没有长短?过去的时间从哪里消失?未来的时间在哪里停止?我在这一刻提的问题,还是你刚才听到的问题吗....?

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要解答这些问题,靠吕秀才自然不行,不过好在科学家们已经找到问题的突破口了,那就是:

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两个黑洞所产生的引力波的3D模拟图 via NASA

(此处应有掌声)

为什么呢?

这还是要从引力波的本质讲起。今年在LIGO发现双黑洞合并引力波的时候,蝌蚪君就已经科普过一次了,所以这里只简单复习一下,详情可以戳 →这里←回顾。

当我们敲打钢板的时候,钢板会因为自身震动发出声音。类似的,当我们敲打空间的时候,空间本身也会发出它的“声音”——这就是引力波。引力波的本质,是空间本身的波动。

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那么,这跟探索宇宙的起源有什么关系呢?这就不得不提原初引力波了。

在宇宙大爆炸的瞬间,空间剧烈变化所发出的引力波,就是原初引力波。

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与通过观察空间中的其他物质(各种粒子)来研究宇宙的演化不同,观察空间本身的抖动显然更加直观。就好像我们研究一个气球,直接研究气球本身的形变,肯定比通过气球内气压的变化来研究形变更加直接。

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宇宙学家们不知道在宇宙在大爆炸的那一刻发生了什么,但引力波能告诉我们。再退一步,宇宙到底是起源于大爆炸还是在膨胀与收缩之间周而复始,也能够通过引力波反应出来。

想要看到空间的“扭动”,我们需要一个相对人类来说“绝对静止”的参照物,如果它动了(发生了位移),那一定不是它在动,而是空间本身动了。

这个“绝对静止”的参照物,就是宇宙微波背景辐射。宇宙大爆炸学说认为,宇宙源于一次大爆炸,从温度极高开始缓慢降温,到了约150亿年后的今天,还残存有3k(-270℃)左右的热辐射。

如果说宇宙是个画布,那么宇宙微波背景辐射就是它自带的底色。

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宇宙微波背景辐射

从图中我们可以看到,虽然背景辐射的温度在3k左右,但在整个宇宙空间中并不是完全匀质的,有的地方温度略高,有的地方温度略低。如果空间扭曲,微波背景辐射就会发生变化,那么也就相当于原初引力波被探测到了。

既然办法都有了,现在有人开始实践了吗?

当然啊,这就是我们今天要重磅介绍的我国三大引力波探测计划之一——“阿里计划”。之所以叫“阿里”,是因为探测器要放在我国西藏的阿里地区,跟阿里巴巴可没什么关系。

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2016年12月13日,蝌蚪君受邀参加了中国科学院高能物理研究所举办的阿里计划项目启动会。

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阿里计划项目启动会现场

知道照片你们看不清脸,但是单单把名字和称谓用文字写出来,也足以晃瞎你们的卡姿兰大眼睛↓↓

黄敏 / 中科院前沿科学与教育局 副局长

王贻芳 / 中科院高能物理所 所长

武向平 / 中科院国家天文台 院士

......

此处省略若干科学大拿

具体到阿里项目,3位主要负责人也是在圈内赫赫有名↓↓

阿里原初引力波探测实验项目

首席科学家

张新民 / 中科院高能物理所 研究员

项目经理

卢方军 / 中科院高能物理所 研究员

高级顾问

郭兆林 / 美国斯坦福大学研究员/南极BICEP项目负责人之一

(记住BICEP项目,我们后面还会提到)

没错,中科院高能物理所要和科学界大拿组团搞事情——

在我国西藏阿里地区(海拔5000多米)建造宇宙微波背景辐射观测设备,寻找原初引力波的踪迹!

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话说回来,世界上好地方那么多,为什么非要去不仅人少而且连氧气都少的高海拔阿里地区?

很简单,人越少的地方越没有污染。顾名思义,宇宙微波背景辐射属于微波波段,而我们日常所用的手机信号、电视信号等设备使用的也是微波波段。就像是被雾霾遮住了眼睛,这些人造的微波会盖住来自宇宙的微波背景辐射,导致科学家无法观测。此外,阿里地区非常干燥,也能最大程度避免空气中水汽给观测带来的影响。

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阿里项目与位于南极、同样从事宇宙微博背景辐射观测的BICEP项目合作,既可以向对方吸取先进经验,二者又可以优势互补,观测到北天空和南天空。

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阿里计划和BICEP计划优势互补

这个观测设备非常复杂,不过价格倒是不贵,也就一个亿左右吧

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阿里一号观测仓

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阿里一号观测仓内部构造

可喜的是,目前团队已经申请到了这笔资金!不过,如果后续还想建立阿里二号的话,需要更多经费,目前还在申请科技部等部门的拨款。


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