清華新聞網(wǎng)2月12日電 2016年2月11日，美國國家科學(xué)基金和歐洲引力天文臺召開對外新聞發(fā)布會，正式宣布有史以來，科學(xué)家第一次直接觀測到了來自遙遠宇宙的劇變事件所產(chǎn)生的時空漣漪——引力波。這一探測證實了阿爾伯特·愛因斯坦1915年發(fā)表的廣義相對論的一個重要預(yù)言，并開啟了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口。

引力波攜帶了產(chǎn)生它的經(jīng)歷異常激烈天體物理過程的天體源信息，同時引力波還攜帶了揭示引力本質(zhì)的信息，這些信息是其它類型信號所不能獲得的。物理學(xué)家們確信他們探測到了來自兩個黑洞最后并合瞬間的引力波，這兩個黑洞的并合最終形成了一個更大質(zhì)量的快速旋轉(zhuǎn)的黑洞，這一現(xiàn)象長久以來就被理論預(yù)言，然而在此之前從未被觀測到。

這一引力波信號于世界協(xié)調(diào)時間2015年9月14日9：51（北京時間當天下午17：51），由分別位于美國路易斯安那州列文斯頓（Livingston, Louisiana）和華盛頓州漢福德（Hanford, Washington）的激光干涉引力波天文臺（LIGO）的一對探測器同時探測到，該臺由美國國家科學(xué)基金資助，由加州理工學(xué)院和麻省理工學(xué)院構(gòu)思、建造并運行。這一發(fā)現(xiàn)是由LIGO科學(xué)合作組織（包含GEO合作組織和澳大利亞干涉引力天文協(xié)會）以及室女座引力波探測器（Virgo）合作組織共同完成，數(shù)據(jù)來自兩個 LIGO探測器。本次發(fā)現(xiàn)被物理評論快訊（Physical Review Letters）期刊接受發(fā)表。

分別位于Livingston和Hanford的LIGO探測器以及它們分別探測到的引力波信號。兩個探測器距離3000公里（相當于光速傳播10毫秒）。這一引力波首先到達Livingston探測器，7毫秒之后到達Hanford探測器，這意味著引力波源位于南半球天區(qū)。另外，根據(jù)這一觀測信號，LIGO科學(xué)家算出事件發(fā)生在13億年前，兩個黑洞分別為29和36倍太陽質(zhì)量，在不到1秒的時間內(nèi)將大概3個太陽質(zhì)量的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為了引力波，峰值功率輸出大概相當于可見宇宙總功率的50倍。

LIGO的研究工作由LIGO科學(xué)合作組織（LSC）完成，這一合作組織包含來自美國和其他14個國家的1000多名科學(xué)家。LSC中的90多所大學(xué)和科研機構(gòu)參與研發(fā)了探測器所使用的技術(shù)，并分析其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；在組織中，有約250名做出重要貢獻的成員是學(xué)生。LSC探測網(wǎng)絡(luò)包括LIGO和GEO600探測器。GEO團隊包括來自于德國馬克斯—普朗克引力物理研究所（阿爾伯特·愛因斯坦研究所（AEI）），漢諾威萊布尼茲大學(xué)與格拉斯哥大學(xué)，加迪夫大學(xué)，伯明翰大學(xué)，其他英國的大學(xué)以及西班牙的巴利阿里群島大學(xué)的科學(xué)家。

LIGO這種用激光干涉探測引力波的方法最初是在上世紀80年代提出的，主要的提出人有麻省理工學(xué)院物理學(xué)榮休教授雷納·韋斯（Rainer Weiss），加州理工學(xué)院的理查德·費曼理論物理學(xué)講座榮休教授基普·索恩（Kip Thorne）以及同樣來自加州理工學(xué)院的物理學(xué)榮休教授羅納德·德雷弗（Ronald Drever）。

室女座引力波探測器（Virgo）的研究工作由Virgo合作組織完成，這一組織包含250多名物理學(xué)家和工程師，分別隸屬于19個不同的歐洲的實驗室，包括法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）的6個研究所、意大利國家核物理研究院（INFN）的8個研究所、2個荷蘭國家核物理及高能物理研究所、匈牙利維格納研究所，波蘭引力研究組和放置室女座引力波探測器的歐洲引力天文臺。

這一發(fā)現(xiàn)得益于高新激光干涉儀引力波天文臺（Advanced LIGO）探測能力的大大提升。相比于第一代LIGO探測器，Advanced LIGO的重要升級工作使得儀器的靈敏度大大增強，從而可以大大增加可探測的宇宙空間，也直接導(dǎo)致在其第一次觀測運行中發(fā)現(xiàn)引力波。美國國家科學(xué)基金會主導(dǎo)了高新激光干涉的財政支持。德國的馬克斯—普朗克學(xué)會，英國科學(xué)與技術(shù)設(shè)施委員會和澳大利亞研究基金會等資助機構(gòu)均作出了重要支持。使高新探測器靈敏度大大提高的幾項關(guān)鍵技術(shù)由德國—英國的GEO合作組織開發(fā)并測試。主要的計算機資源由AEI的Atlas機群，LIGO實驗室，雪城大學(xué)和威斯康星大學(xué)密爾沃基分校貢獻。一些大學(xué)設(shè)計、建造并測試了Advanced LIGO的關(guān)鍵部分：澳大利亞國立大學(xué)、阿德萊德大學(xué)、佛羅里達大學(xué)、斯坦福大學(xué)、紐約哥倫比亞大學(xué)和路易斯安那州立大學(xué)。

2009年LSC接受清華大學(xué)為正式成員，清華大學(xué)目前是中國大陸唯一一個LSC成員。清華大學(xué)LSC研究團隊由清華大學(xué)信息技術(shù)研究院研究員，清華大學(xué)天體物理中心兼職研究員，LSC理事會成員曹軍威負責(zé)，研究團隊還包括清華大學(xué)計算機系副教授都志輝和王小鴿等成員。研究團隊著重采用先進計算技術(shù)提高引力波數(shù)據(jù)分析的速度和效率，參與了LSC引力波暴和數(shù)據(jù)分析軟件等工作組相關(guān)研究。

清華大學(xué)研究團隊主要與麻省理工學(xué)院、加州理工學(xué)院和西澳大利亞大學(xué)等LSC成員合作開展工作，主要研究成果包括：GPU加速引力波暴數(shù)據(jù)分析和實現(xiàn)低延遲實時致密雙星并合信號的搜尋；采用機器學(xué)習(xí)方法加強引力波數(shù)據(jù)噪聲的分析；分析引力波事件顯著性的系統(tǒng)誤差等，研究成果發(fā)表在物理評論D等期刊。清華大學(xué)研究團隊還參與構(gòu)建引力波數(shù)據(jù)計算基礎(chǔ)平臺，開發(fā)的數(shù)據(jù)分析軟件工具為LSC成員廣泛使用。另外，六年多來研究團隊作為LSC成員，LSC數(shù)據(jù)分析結(jié)果已經(jīng)在自然、物理評論快訊、物理評論D等期刊上發(fā)表論文數(shù)十篇，按LSC國際合作規(guī)則，論文由全體成員署名，按作者姓氏的英文字母次序排序。清華大學(xué)LSC研究團隊的工作獲得了國家自然科學(xué)基金委和清華大學(xué)自主科研計劃項目的支持。

雖然國際上引力波科學(xué)研究和觀測工作開展的如火如荼，中國在這方面的基礎(chǔ)還相對薄弱，目前尚沒有自主建設(shè)的引力波天文臺。隨著國際上引力波直接觀測的成功和引力波天文學(xué)時代的開啟，中國亟需自主建設(shè)引力波天文臺，一是要腳踏實地從培養(yǎng)人才入手，二是要有開放合作的心態(tài)，充分借鑒國際上已有的研究和實驗成果，三是要大力加強科學(xué)目標引領(lǐng)下的跨領(lǐng)域合作，才有可能帶動一系列的技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)發(fā)現(xiàn)，進一步推動我國引力波科學(xué)研究的發(fā)展。

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