彩8 2017-12-22

应学校邀请,2017年度诺贝尔物理学奖获得者、美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、加州理工学院教授基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴里·巴里什(Barry Clark Barish)于12月18日访问中國科學技術大學上海研究院并做客“墨子沙龙”和“大师论坛”。

 

 

常务副校长潘建伟院士会见了三位嘉宾,向他们介绍了量子通信的发展及团队的成果,为他们颁发我校 “爱因斯坦讲席教授”荣誉证书,对他们致力于LIGO探测器建设以及引力波探测所做出的贡献表示钦佩和祝贺。潘建伟院士指出,中国科大的一些毕业生也参与到LIGO的建设工作中,并作出了一定的贡献,如早期剑桥大学陈应天教授,如今就职于西澳大利亚大学的温琳清教授,以及后来就读于英国伯明翰大学的缪海星等。三位嘉宾还在潘建伟院士等的陪同下参观了量子保密通信上海控制中心,陈宇翱教授向三位嘉宾展示了量子保密通信“京沪干线”与“墨子号”量子卫星的运行情况,介绍了中國科學技術大學的情况和中科院量子信息与量子科技创新研究院的科研与未来展望。

 

 

三位嘉宾表示感谢并发表感言。雷纳·韦斯教授表示,他是第一次来到中国,对量子团队的研究工作印象非常深刻,并建议把量子技术应用到精密测量中,提高引力波探测的精度,他希望潘建伟团队做出更大的贡献。巴里·巴里什教授谈到,虽然没到过科大,但对科大早有耳闻,在他的印象中,来自中國科學技術大學的学生是最优秀的学生之一。基普·索恩教授提出,他对利用量子力学的退相干性来探测重力效应的工作有极大的兴趣,他也非常开心在引力波探测方面和研究院有部分合作。三位嘉宾都对即将到来的中国科大六十周年校庆表达了自己的祝福。

 

三位嘉賓在上海研究院三號樓展開了一場別開生面的報告,與現場觀衆和線上網友分享了引力波探測背後的故事,報告會由潘建偉院士主持,科大訊飛爲報告會提供了實時直播字幕。我校師生在東區師生活動中心五樓報告廳內共同觀看了報告會的實時轉播。

 

 

 

 

作爲開場報告,雷納·韋斯教授首先介紹了引力波的基本概念。與牛頓力學不同,愛因斯坦理論裏的引力波來自于有質量的加速物體,並以光速傳播。引力波有一種特殊的形式,在兩個不同方向上,可能一個膨脹,另一個壓縮。人們曾利用這種特性,進行過探測引力波的各種嘗試。在衆多方案中,LIGO探測引力波的基本原理是利用兩個方向上傳播的激光,由于空間的膨脹和壓縮,會産生幹涉圖樣的相應變化。但是,對于引力波探測來說,要求的精度至少要達到10的-21次方米,這就需要研究人員開發各種技術提高精度、壓制噪聲,引力波探測因此而成爲了極大的挑戰。

 

 

針對LIGO的原理實施和設備改進,巴裏·巴裏什教授給出了專業的展示。早在2001年,LIGO就開始進行引力波的探測,但是靈敏度達不到要求,研究人員開始了長達十幾年的改進和提升工作,最終成功探測到了兩個黑洞合並産生的引力波。得益于廣泛的估計合作,相關的重大科學研究陸續展開,引力波探測的精度有望進一步提高,方位的探測也會更加准確,其他一些重要的物理信息的獲取將變得更加可行。

 

 

作爲《星際穿越》的科學顧問,基普·索恩教授用最擅長的講故事方式,帶著大家回到童年,通過追憶自己學習和研究的經曆,闡述了自己如何走上了引力波研究的道路。另一方面,基普·索恩教授帶領大家展望了LIGO的未來,未來的引力波探測,必須充分考慮量子效應,必須能進一步描述黑洞撞擊産生的場,還要能探測到中子星、超新星等各種不同原因産生的引力波,甚至宇宙早期的引力波,這將爲我們的物理理論研究提供重要的信息。

 

 

在提問環節中,三位嘉賓與現場觀衆緊密互動,就中國的大科學裝置、LIGO實驗方法的選擇、工作中克服困難的方法、以及其它一些具體的科學問題,回答了現場觀衆的提問。最後,當三位嘉賓被問到“LIGO項目需要花很長的時間,過程也非常艱難,是否考慮過放棄”,他們簡單和堅定地回答:“No.”

 

 

整場報告會,三位嘉賓用生動而科學的描述以及對科學研究的執著和熱愛感染著現場的每一個人,在場的觀衆們紛紛爲宇宙的神秘偉大和科學家的人格魅力著迷不已,不僅踴躍發言,更是在活動結束後久久不願離去。三位嘉賓向工作人員表示,他們此行來到中國,深切的感受到中國人對科學的熱情,這是他們在美國也未曾感受到的,尤其是青少年們,他們的提問顯示了他們對科學的極大興趣和良好素質。三位嘉賓對中國未來的科學發展充滿了信心。 
 
背景介紹:

 

北京時間10月3日17點50分,瑞典當地時間11點50分,瑞典諾貝爾委員會宣布將2017年度的諾貝爾物理學獎,授予美國物理學家雷納·韋斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴裏·巴裏什(Barry Clark Barish),以表彰他們爲引力波探測所作出的貢獻。

 

雷納·韋斯教授發明的激光發射引力波探測器,分析了探測器的主要噪聲來源,並領導科學研究,最終使得LIGO達到了足夠的靈敏度。基普·索恩教授奠定了引力波的理論基礎,加快了引力波波形計算以及數據分析的方向,並對儀器科學作出了重要貢獻,特別是提出了量子計量學理論的一系列基本概念。巴裏·巴裏什教授領導了初期運行,建立了科學合作,並且依賴大規模設備的大科學,最終使引力波探測成爲可能。

 

(上海研究院、國際合作與交流部)


     
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