探测原初引力波，中国来了

中国科学院高能物理研究所最近宣布正式启动阿里的初级引力波探测。

原始引力波是宇宙开始时由大爆炸产生的引力波。在宇宙诞生的最初时刻，宇宙中充满了致密物质，因此粒子间碰撞产生的引力波被其他粒子吸收。在宇宙快速膨胀的膨胀阶段，宇宙密度突然下降，释放的引力波不再被吸收。因此，原始引力波的发现被认为是对早期宇宙理论的检验。

中国科学院高能物理研究所研究员、阿里项目首席科学家张新民在接受《科学技术日报》采访时表示，阿里即将建造的天文台将是世界上第一个位于北半球的原始引力波天文台，也是中国第一个引力波探测实验。他说:“项目组计划在*阿里建造‘阿里-1’望远镜，并在5年内开始科学观测。”

十年选址，观测站落户雪原

*阿里地区位于青藏高原北部，被称为“世界屋脊”。由于它的高海拔和稀薄的空气，它是世界上人口密度非常低的地区之一。然而，对于初级引力波的观测来说，它独特的地理环境是极其合适的。

初级引力波的探测主要基于宇宙微波背景辐射的光子B模式偏振信号的测量，而宇宙微波背景辐射的地面探测需要严格的地面大气环境，大气中的水分含量是一个重要的关注点。一方面，空气中的水分子会吸收光子；另一方面，水蒸气也会在微波波段产生辐射，干扰信号。

美国斯坦福大学研究员、阿里项目高级顾问郭说:“大气层越薄，水汽含量越少，干扰越少，就越有希望看到原始引力波留下的痕迹。”。

因此，探测原始引力波并找到合适的观测点是非常重要的。据专家分析，世界上只有四个地方适合检测巨细胞病毒:南半球的智利阿塔卡马沙漠、南极洲、北半球的格陵兰岛和中国的*阿里。

作为南极项目的带头人之一，郭在探测初级引力波方面有着丰富的经验。他说:“阿里天文台位于海拔5000米以上的青藏高原，具有独特的地理环境优势、气象观测条件和配套基础设施。”

选择阿里后，天文学家对西部地区进行了近10年的探索，并于2010年开始建造国家天文台的阿里天文台。张新民告诉《科学日报》，国家天文台的阿里天文台是对阿里原始引力波探测实验项目快速发展的重要支持。

2014年，中国科学家开始规划原始引力波观测计划。两年多后，该计划终于得以实施。现在阿里项目已经申请了1.3亿元的科研经费。它计划建造世界上最灵敏的原始引力波探测实验，并在其他科学研究方面取得新进展，如宇宙的诞生和演化、暗物质、暗能量等。

多方合作探索宇宙起源的秘密

在阿里项目启动仪式上，中国科学院高能物理研究所所长王说，中国对引力波的研究始于20世纪80年代，但由于各种条件的限制，仅限于理论研究。现在这个国家已经开始探测初级引力波，这是一个特别好的机会和挑战。

这次，阿里项目采用国际合作项目。张新民说:“阿里项目由中国牵头，美方参与。中美合作不是竞争，而是互补共赢。”

郭的南极项目目前在初级引力波的研究和探测方面处于国际领先地位。在未来阿里项目的建设过程中，两个项目之间将会有大量的合作。

郭表示，阿里项目集天时、地利、人和的优势于一体。阿里项目完成后，它将与南极观测站和智利的阿塔卡马沙漠观测站一起，成为国际初级引力波探测的三个主要基地和南北互补的最敏感的国际探测站之一。

在国内，阿里项目也聚集了强大的科研力量。据悉，该项目将由高能物理研究所牵头，国内许多科研机构和高等院校将参与其中。

中国科技大学和华中师范大学负责宇宙起源和演化的理论研究以及初级引力波模式极化的统计分析。清华大学高能物理研究所和北京大学负责模拟、处理和科学分析初级引力波的极化数据。上海交通大学、北京师范大学和国家天文台负责北半球银河系未来辐射的研究。高能物理研究所、上海微系统研究所、紫金山天文台和南京天文光学技术研究所负责探测器和基座等核心技术问题的研究。国家天文台、高能物理研究所和*大学负责站址观测环境的科学研究。

阿里、秦天和太极都加入了战斗。中国“非常严肃”

2016年3月发布的《中国十三五规划纲要》包括“加强宇宙演化、物质结构、生命起源、大脑和认知等基础前沿科学研究”，从国家科技发展的战略高度肯定了宇宙演化等基础前沿科学的重要性。

自从爱因斯坦在1916年的广义相对论中预言引力波的存在以来，无数科学家和研究机构一直在一个接一个地研究和观察引力波，试图通过各种科学实验捕捉引力波的踪迹。去年2月11日，LIGO实验小组和美国自然科学基金会联合宣布探测到13亿年前两个黑洞合并产生的引力波。这是人类第一次直接探测到引力波，在国际社会引发了引力波。

几乎与此同时，国内相关研究也逐渐进入人们的视野。“阿里计划”、“秦天计划”和“太极计划”代表着中国即将在引力波的不同分类领域做出的努力。

不同频段的引力波由不同的天体源产生。张新民将这些不同的频率与宇宙交响乐相比较，他说，就像交响乐有低音、中音、中音和高音一样。对于不同的频率，科学家采用了不同的检测方法，他们的科学目标也不同。

阿里的原始引力波探测到原始引力波的最低频率。此外，中国科学院院士胡文瑞领导的“太极计划”和中国科学院院士、中山大学校长罗俊提出的“秦天计划”都是中频引力波的相关研究。

其中，“太极计划”的一个设想是在2030年前后发射一个由三颗卫星组成的引力波探测星群，用激光干涉法直接探测中低频带的引力波。目标是观察当双黑洞合并和天体以最大质量比合并时产生的引力波辐射，以及其他宇宙引力波辐射过程。

据“秦天计划”的发起人、中山大学校长、中国科学院院士罗俊介绍，秦天的三颗卫星将在环绕地球10万公里的轨道高度上形成一个正三角形。秦天将把探测双白矮星系统的引力波作为其阶段性目标。

此外，为了进行这种探测，研究人员开发的新一代激光测距反射镜将搭载在2018年发射的嫦娥四号中继卫星上进行激光测距实验。