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兰州大学积极参与“空间引力波探测计划”

【来源:物理学院 | 发布日期:2017-07-13 | 作者:null 】     【选择字号:

 

在理论物理学科支撑下,2017年伊始,兰州大学积极申请参与空间太极计划”——“太极计划科学联盟,参与中国空间引力波探计划。在校领导的大力支持下,兰州大学空间太极计划(兰州大学空间引力波探测计划预研项目)被立项资助,理论物理专业科研团队抓住机遇,聚焦研究方向,整合师资力量,为空间引力波探测计划开展预研工作,服务国家重大战略需求。

参与空间引力波探测计划半年来,兰州大学邀请牵头或工作在相关领域一线的专家来访指导,支持师生积极参加引力波相关会议,与其他科研单位合作成立研究团队开展科学研究工作,聘请知名专家开办系列讲座,夯实本校师生的引力波理论基础,为我国空间科学和深空探测的发展做出相应贡献。

应兰州大学党委书记袁占亭的邀请,太极计划首席科学家、中国科学院院士、力学所胡文瑞研究员38日来我校访问,他着重介绍了空间太极计划——空间引力波探测工程的基本情况,鼓励物理学院教师积极参与此项国家重大基础研究工程项目的研究,并为如何参与空间引力波探测计划提出了建设性意见。

应物理科学与技术学院邀请,中国科学院数学与系统科学研究院刘润球研究员于316日来访,从广义相对论与引力波、空间引力波探测的重大科学意义、中国科学院空间引力波探测规划和方案等几个方面,对中国进行空间探测引力波的背景、准备情况、现状和未来规划进行了详细介绍,为兰州大学加入空间引力波探测工程提出了建设性意见,并提供了可能的切入点。

3月底,兰州大学刘玉孝教授与黄亮教授访问中科院,并与潘保田副校长一同与中科院力学研究所胡文瑞院士、数学所刘润球研究员讨论了兰州大学参与引力波项目的具体规划。刘玉孝还访问了中科院理论物理研究所张元仲研究员和蔡荣根研究员,就兰州大学如何参与引力波项目研究方案进行了讨论。

空间引力波探测计划涉及学科领域和前端技术广泛,包括物理学、天文学、宇宙学、天体物理、空间科学、光学、微重力科学,以及精密测量、航天技术、导航与制导、飞行器与轨道设计等,这为我校物理学及相关学科的发展提供了难得的契机。在前期与太极计划核心团队充分沟通、深入讨论后,兰州大学找到了参与空间引力波探测太极计划的切入点。目前已在引力波项目数据中心的前期建设中做了大量工作。引力波项目需要在全国设立几个高精度扭秤实验平台,能够对弱引力进行独立的测量。在太极计划中,兰州大学参与的一个具体的项目是建设高精度扭称实验平台,进行项目相关的弱力测量实验,对科学载荷仪器噪声进行标定评估,对相关核心仪器设计给出有效反馈意见。

重力卫星也是空间引力波探测计划的重要技术内容。 518-19日,国内重力卫星一级数据处理团队(中科院数学与系统科学研究院、中科院测量与地球物理研究所和兰州大学)第一次研讨会——“重力卫星数据预处理研讨会在兰州大学召开。中国科学院数学与系统科学研究院徐鹏、力学所罗子人、武汉中科院测量与地球物理研究所王长青、钱学森实验室万晓云、中国东方红卫星股份有限公司黎明等参会嘉宾在会上围绕重力卫星数据处理、空间引力波探测等主题进行探讨,总结了阶段性研究成果。团队座谈交流时还提出了教学卫星概念,计划在多方协作下,发射一颗弱光锁相的技术验证星。

目前,兰州大学重力卫星一级数据处理小组就月球重力卫星(GRAIL)一级数据处理进行了研究,得到了较为理想的结果。小组2名成员还参加了清华大学组织的第二届全球水循环与遥感大数据暨中国第二届卫星重力与水文学论坛,学习掌握重力卫星应用方面的知识。国内重力卫星一级数据处理团队成员——中科院数学与系统科学研究院与德国同行正在申请成立中德联合研究中心,就空间引力波探测卫星及地球重力卫星相关技术问题进行合作及技术交流。其成果经验也将在今后的团队合作中与成员单位分享。

526日,空间引力波探测国际会议首次在我国举办。兰州大学刘玉孝教授、王永强副教授、杨捷副教授及部分研究生参加了会议。多位从事空间引力波物理研究的国际顶尖专家在会上交流引力波相关的最新进展和引力波探测可能的合作。

应邀请,中国科学院数学与系统科学研究院刘润球研究员63-5日再次到访兰州大学,作了题为为什么Kerr度规在空间引力波探测中这么重要?隐藏在引力波探测背后的数学的两场学术报告,并就后续需要展开的引力波探测工作做了深入的讨论,积极推进兰州大学引进510所的两位同行,加强兰州大学团队在工程实验方面的能力。

619日至22日,刘玉孝教授、杨捷副教授参加了中科院和国家天文台在北京香山举办的引力波天体物理与引力波电磁对应体会议。深入了解该领域的研究现状、重要科学问题和未来发展方向,掌握最新研究成果和进展。

74日至8日,邀请了国内数值相对论专家、北京师范大学教授、中国科学院副研究员曹周键来兰州大学开展了引力波与数值相对论的系列讲座,系统、详细的讲解了引力波探测所需要的数值相对论基础知识以及数值相对论在空间引力波探测方面的研究进展,为兰州大学相关老师和研究生在数值相对论方面打下了扎实的基础。

在国内外同行、学校及学院的大力支持下,兰州大学理论物理学科相关教师积极参与空间引力波探测计划,有条不紊的开展工作,取得了阶段性成绩,为下一步更加深入细致地开展引力波基础研究、建模及数据分析、扭秤实验、卫星教学等项目研究奠定了扎实的基础。在此基础上,学院正在积极规划、申请成立引力波研究中心,积极加强平台建设,为进一步开展引力波相关项目的研究提供坚实的支撑。

 

新闻背景:

  引力波是在时空中传播的曲率的涟漪,承载了宇宙中天体甚至宇宙起源本身的宝贵的信息。一百年前,爱因斯坦在创立了广义相对论后不久就提出了引力波存在预言。经过百年来的探讨,争论,间接的验证以及相关精密实验团队不懈的努力,于2015914日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)通过地面激光干涉引力波天线首次直接观测到了宇宙中双黑洞并合发出的引力波信号,并于2016年2月11日向世界公布了这一激动人心的结果。截止到今日,LIGO团队已经发布了观测到的三次宇宙中双黑洞并和事件,为人类探索宇宙打开了一个与电磁波观测手段互补的全新的窗口,预示着“引力波”天文学、宇宙学的到来。目前,我国正积极布局引力波探测的相关研究和研发,根据中国科学院公布的国家重大基础研究工程: 空间“太极”计划—— 空间引力波探测工程,中国将在2030年前后发射由三颗卫星编队构成的太阳轨道引力波探测星座,用深空激光干涉方法和无拖曳控制等技术手段进行中低频波段引力波的直接探测。