阿里计划、中国引力波探测项目最新情况与研究经费调研

作者:蝌蚪君来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-11-03

未来五年,中国的引力波探测研究经费将有一笔大钱,“巧妇难为无米之炊”的事情不会发生了。

  在今年2月11日美国的LIGO项目宣布成功探测之后的数个月时间内,中国的老百姓也纷纷把目光聚焦到我们中国国内的引力波探测项目。但凡做过研究的人都知道,引力波探测这种大科学项目,经费与人才是最重要的,从某种意义上来说,经费更重要一些——毕竟"巧妇难为无米之炊"。

  中国的科研支持体系并不习惯于支持时间跨度长达20来年,经费规模高达100亿数量级的大科学工程,在这方面的经验还比较缺乏。比如最近闹出的"中国版巨型对撞机"事件就折射出这个问题,据知情人士透露,该项目在争取发改委8亿元经费支持的项目评审中,因为“投票的时候差了关键的一票”而暂时没有被支持。

  那么引力波项目的研究经费支持情况到底怎么样呢?“蝌蚪五线谱”对全国政协委员、引力波探测“阿里计划”首席科学家,中国科学院高能物理研究所研究员张新民进行了独家专访。

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张新民

  张新民,1959年1月生于河南。1991年美国洛杉矶加州大学(UCLA)研究生毕业,获博士学位。之后分别在美国马里兰大学和依阿华州立大学做博士后研究。1996年8月张新民携全家由美国回国,在中国科学院高能物理研究所理论物理研究室工作。20年后,他成为中国引力波探测计划“阿里计划”的首席科学家。

  张新民告诉“蝌蚪五线谱”,他在马里兰大学期间就开始研究一种叫做“左右对称”的理论模型。目前上海交通大学的季向东教授与清华大学的何红建教授也一起研究过此理论。

  1956年李政道与杨振宁发现“左右不对称”(弱作用中的宇称不守恒),“左右对称”理论模型认为“在高能情况下,左右会重新变得对称。”    

  蝌蚪君:“左右对称理论听起来十分有趣,那么请问按照你们的理论模型,左右对称也就是宇称守恒是在什么能标下会被恢复?”

  张新民:“在1个Tev左右,当然在10的10次方GeV能标上最有趣,在那里能自然地产生中微子的质量。”

  因为中微子是有质量的,这完全突破了原来粒子物理标准模型对它的认识,因此,能自然解释中微子质量起源的文章都有很重要的价值,也许会在未来成为引导新物理研究潮流的论文。张新民告诉蝌蚪五线谱:“1992年我与我的博士后导师Rabi Mohapatra 首次在左右对称理论中解答了宇宙反物质丢失之谜!

  据蝌蚪五线谱了解,张新民做的另外一个重大工作是推动“阿里计划”在中国的立项。

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“阿里计划”位于B1点,海拔5250米(供图/张新民)

  张新民向“蝌蚪五线谱”强调,宇宙大爆炸的瞬间所发出的引力波被称为原初引力波,原初引力波与黑洞碰撞并合发出的引力波十分不同。中国西藏阿里地区建设的微波天文台探测原初引力波是“阿里计划”的科学目标。

  原初引力波的波长比银河系的半径还要大很多,基本上可以说原初引力波的典型观测波长已经到了整个宇宙空间的大小。而引力波的波长与频率的乘积就是光速,因此,原初引力波的频率极低,不能被LIGO这样的地面探测装置直接观察到,但是在地面上完全有可能利用宇宙微波背景辐射观测站来间接观测。因为原初引力波在宇宙一开始的大爆炸瞬间产生,因此它作为一种空间(张量)扰动会影响到宇宙38万年形成的宇宙微波背景辐射,宇宙微波背景辐射中的这种引力波印记原则上可以被探测到。

  在日常生活中,家里用的微波炉的微波频率在2.450GHZ(波长是0.122米,与微波炉大小接近)的微波波段。

  蝌蚪君:“阿里计划所需要探测的来自宇宙微波背景的微波的波长确定了吗?”

  张新民:“暂时确定为2个,分别是90GHZ 与150GHZ!”

  蝌蚪君:“阿里计划的项目组织形式大概是怎么样的?”

  张新民:“我本人是首席科学家;中国科学院高能物理研究所的卢方军是项目经理;美国在南极洲的BICEP引力波探测项目负责人、斯坦福大学教授郭兆林为项目顾问!”

       阿里计划已经得到了自然科学基金委与中国科学院先导计划B的支持。中国科学院先导计划B支持引力波的专项经费大概在2.3亿左右,其中阿里计划分到最大的一笔钱,但也不到1亿。其他比如“脉冲星测时引力波计划”、“太极计划”、“引力波源研究”、“专项交流与机动费”等,也各有千万级别的支持。

  蝌蚪君:“听说阿里计划在海拔5250米的地方有阿里1号探测器,在海拔6000米的地方正在规划阿里2号探测器,这就需要有新的研究经费支持?”

  张新民:“是的,目前我们有自然科学基金委与中国科学院先导计划B的支持,最近科技部也有一个十三五期间的支持计划。”

  众所周知,中国的引力波探测计划不仅仅只有“阿里计划”,比如中科院在2008年就发起了“太极计划”,而中山大学领衔的“天琴计划”也发展迅猛,中科院高能物理所的“阿里计划”以及国家天文台的“脉冲星测时引力波探测计划”、甚至包括北京师范大学等的引力波研究都是方兴未艾。     

  值得注意的是,这些引力波探测计划一开始均是高校和科研院所多年的预研究项目,不但缺乏统一的部署和协调,也缺乏稳定持续的研究经费。目前,中国未来引力波探测的顶层设计与战略部署已经开始浮现。

  据“蝌蚪五线谱”从多方消息源证实,目前有一笔超过10亿数量级的“大钱”来支援中国的引力波研究,这就是来自科技部的十三五期间的引力波研究经费。就在本月,关于这批经费的专家论证会已经召开。担任本次评审的专家委员会成员包括了来自清华大学、北京师范大学、国防科工局、中科院高能物理研究所、华中科技大学、中科院国家天文台、中山大学、中科院力学所、上海交通大学、中国科学院以及中国科学院理论物理所的著名专家学者。

  据较为乐观的不愿意透露姓名的信息源向“蝌蚪五线谱”透露,本次评审会结束后,科技部预计会在十三五期间给空间引力波探测(包括太极计划与天琴计划,太极计划将在怀柔建立地面实验室)、阿里计划、脉冲星测时引力波探测等统筹安排20亿左右的研究经费。

  现在看来,未来五年,中国的引力波探测研究经费将有一笔大钱,“巧妇难为无米之炊”的事情不会发生了。国家部署大科学项目,统一协调,支持创新发展,那真真是极好的。 

  本篇采写   蝌蚪五线谱  张轩中

  (本文发表时未经被访谈对象审阅)

 

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