一個跨越百年的“星海征途”，一代代科學家矢志不渝的上下求索。不久前，當“引力波”這三個字，以核裂變般的速度引爆全球，全世界都在為這扇探索宇宙新窗口的開啟而歡欣鼓舞。這也是一場全世界科學家的“并肩作戰(zhàn)”，在這場頂級世界難題的追問中，中國科學家從未放棄過自己的努力。
從上世紀70年代中山大學開始探測引力波，到此次與LIGO(激光干涉引力波天文臺)“協(xié)同作戰(zhàn)”的清華大學團隊，再到由中山大學牽頭啟動的“天琴計劃”……中國高校的引力波探測項目雖然波折迭起，但師生們不斷探索新突破，從未放棄。本期，我們將聚焦中國高校在引力波探測中的故事，看看高校科研人如何探聽宇宙的遙遠回響。
中國足跡：波折迭起難覓“天際問候”
中山大學是國內(nèi)引力波研究的先行者之一。1973年，中國科學院的王祝翔、秦榮先等人前往廣州，商討中科院高能所和中山大學合作進行引力波探測研究的事宜，得到中大物理系教授陳嘉言等人的大力支持。1976年，國家科委和教育部決定把這項研究定為國家重點研究項目。
1979年7月，意大利，第二屆格拉斯曼廣義相對論國際會議。陳嘉言因為在引力波研究方面的貢獻，被聘為會議顧問委員會委員。在會上，陳嘉言作了《北京—廣州引力波探測進展》的報告，這是中國的引力波研究第一次被國際社會所認可。
1982年1月，陳嘉言不幸在真空罐中觸電殉職。在他離世后，由于人才隊伍接續(xù)等問題，引力波研究也相繼停滯。
我國的激光干涉儀引力波探測始于1984-1985年，由清華大學著名理論物理學家周培源教授發(fā)起。由周培源的學生李永貴和朱寧在中科院高能所引力室（北京中關(guān)村）的原理性實驗平臺搭建開始。1985年，激光干涉儀引力波探測實驗便是朱寧的博士論文題目。但到90年代，因得不到經(jīng)費支持，沒有進行下去。當時連已經(jīng)存在20年的引力實驗室都解散了。
直到2008年，在中科院力學所國家微重力實驗室胡文瑞院士的推動下成立了空間引力波探測工作組，引力波的中國研究才再啟征程。
中國智慧：苦練“內(nèi)功”凈化天籟之音
2009年，清華大學被LIGO科學合作組織（LSC）接受為正式成員，也是目前中國大陸唯一的LSC成員。中國清華大學的科研團隊以高精度的數(shù)據(jù)分析能力幫助“凈化”了引力波探測中的干擾信號，加速了邁向星辰大海的征程。
“這次發(fā)現(xiàn)的確美妙和激動人心，但日常工作中的海量數(shù)據(jù)分析并不總是令人愉快。”清華大學信息技術(shù)研究院研究員、LSC理事會成員曹軍威是清華大學LIGO工作組負責人，他說。這一研究團隊著重應用先進計算技術(shù)提高引力波數(shù)據(jù)分析的速度和效率，參與了LSC引力波數(shù)據(jù)分析軟件等相關(guān)研究。
為了捕捉“虛無縹緲”的引力波，研究者們苦練“內(nèi)功”。曹軍威說，最大的挑戰(zhàn)在于LIGO數(shù)據(jù)的采樣頻率特別高，達到每秒1.6萬次以上，采樣信道達上萬個，數(shù)據(jù)量大，需要先進的計算機處理技術(shù)做支撐，提高數(shù)據(jù)處理效率，這也是清華團隊的工作重點。
“漫長的時間里LIGO探測器并沒有達到設計精度，是探測不到真正的引力波信號的，可以認為實際大家在處理的全都是噪聲，可就是在對這些噪聲的一點一滴的處理中不斷積累經(jīng)驗，不斷提升儀器的精度，才有了今天的探測靈敏度。” 曹軍威如是說。
中國力量：上天入地撥動“天琴”探真諦
如果說引力波是一場宇宙交響曲，那么美國LIGO的成果只是一個序曲。
“未來引力波的探測，中國應有一席之地，有自己的引力波探測平臺，有自己的引力波天文臺。”2月21日，中國科學院院士、中山大學校長羅俊在推進實施“天琴計劃”研討會上指出，“天琴計劃”將成為中方主導的國際合作項目，集聚全世界最優(yōu)秀的科學家朝著同一個目標努力。
2015年7月份，由中山大學發(fā)起的中國本土引力波探測工程“天琴計劃”正式啟動，該計劃提出者正是中山大學校長羅俊院士。“天琴計劃”是以引力波研究為中心，開展空間引力波探測計劃任務的預先研究，制定中國空間引力波探測計劃的實施方案和路線圖，并開展關(guān)鍵技術(shù)研究。
目前，中山大學珠海校區(qū)正在建設引力波研究所需的地面基礎設施。已經(jīng)啟動山洞超靜實驗室和激光測距地面臺站基礎設施建設，部分技術(shù)研究已有具體進展。
雖然中國沒有在發(fā)現(xiàn)引力波這項研究中拔得頭籌，但一系列與引力波探測相關(guān)的動作，正見證著中國高校和科研單位尋覓引力波的力度和決心。也許在不久的將來，引力波這個宇宙最美初音里終將會傳出動聽的中國音符。
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除了日前風頭正勁的天琴計劃外，中國還有多個與探測引力波相關(guān)的項目正在建設中……相信在不久的將來，傾聽捕捉到宇宙中引力波的“呼吸”將不再是夢想。
太極計劃：2008年，中科院多個研究所及院外高校科研單位共同參與開始發(fā)起“太極計劃”。按計劃，我國將在2030年前后將發(fā)射由位于等邊三角形頂端三顆衛(wèi)星組成的引力波探測星組，用激光干涉方法進行中低頻波段引力波的直接探測。該工程可以覆蓋地面裝置無法探測的引力波中低頻段。
阿里計劃：致力于“在地面聆聽引力波音符”的中科院國家天文臺阿里觀測站位于西藏阿里地區(qū)海拔5100米的山脊上。建成后，有望填補北半球觀測宇宙微波背景輻射的空白。中國科學家更可在世界屋脊，捕捉宇宙誕生的“初啼”。
FAST：引力波會使脈沖到達時間發(fā)生變化。如果能觀測到全天的脈沖星或者某一方向上的多個脈沖星周期發(fā)生變化，就能探測到引力波。中國貴州，科學家們正在建造面積相當于30個足球場的世界最大單口徑射電望遠鏡（FAST）。該項目的一個重要目標是利用脈沖星探測引力波。
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