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2017年度三位诺贝尔物理学奖得主做客中国科大上海研究院

发布时间:2017-12-22来源于:中国科学技术大学

应“墨子沙龙”和“大师讲坛”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1218日做客中国科学技术大学上海研究院。

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,为他们颁发中国科学院“爱因斯坦讲席教授”的荣誉证书,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,介绍了中国科学技术大学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。


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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,来自中国科学技术大学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。


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三位嘉宾在上海研究院三号楼展开了一场别开生面的报告,与现场观众和线上网友分享了引力波探测背后的故事,报告会由潘建伟院士主持,科大讯飞为报告会提供了实时直播字幕。

  

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作为开场报告,雷纳·韦斯教授首先介绍了引力波的基本概念。与牛顿力学不同,爱因斯坦理论里的引力波来自于有质量的加速物体,并以光速传播。引力波有一种特殊的形式,在两个不同方向上,可能一个膨胀,另一个压缩。人们曾利用这种特性,进行过探测引力波的各种尝试。在众多方案中,LIGO探测引力波的基本原理是利用两个方向上传播的激光,由于空间的膨胀和压缩,会产生干涉图样的相应变化。但是,对于引力波探测来说,要求的精度至少要达到10-21次方米,这就需要研究人员开发各种技术提高精度、压制噪声,引力波探测因此而成为了极大的挑战。


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针对LIGO的原理实施和设备改进,巴里·巴里什教授给出了专业的展示。早在2001年,LIGO就开始进行引力波的探测,但是灵敏度达不到要求,研究人员开始了长达十几年的改进和提升工作,最终成功探测到了两个黑洞合并产生的引力波。得益于广泛的估计合作,相关的重大科学研究陆续展开,引力波探测的精度有望进一步提高,方位的探测也会更加准确,其他一些重要的物理信息的获取将变得更加可行。



作为《星际穿越》的科学顾问,基普·索恩教授用最擅长的讲故事方式,带着大家回到童年,通过追忆自己学习和研究的经历,阐述了自己如何走上了引力波研究的道路。另一方面,基普·索恩教授带领大家展望了LIGO的未来,未来的引力波探测,必须充分考虑量子效应,必须能进一步描述黑洞撞击产生的场,还要能探测到中子星、超新星等各种不同原因产生的引力波,甚至宇宙早期的引力波,这将为我们的物理理论研究提供重要的信息。



在提问环节中,三位嘉宾与现场观众紧密互动,就中国的大科学装置、LIGO实验方法的选择、工作中克服困难的方法、以及其它一些具体的科学问题,回答了现场观众的提问。最后,当三位嘉宾被问到LIGO项目需要花很长的时间,过程也非常艰难,是否考虑过放弃,他们简单和坚定地回答:No.


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整场报告会,三位嘉宾用生动而科学的描述以及对科学研究的执着和热爱感染着现场的每一个人,在场的观众们纷纷为宇宙的神秘伟大和科学家的人格魅力着迷不已,不仅踊跃发言,更是在活动结束后久久不愿离去。三位嘉宾向工作人员表示,他们此行来到中国,深切的感受到中国人对科学的热情,这是他们在美国也未曾感受到的,尤其是青少年们,他们的提问显示了他们对科学的极大兴趣和良好素质。三位嘉宾对中国未来的科学发展充满了信心。

  

背景介绍:北京时间1031750分,瑞典当地时间1150分,瑞典诺贝尔委员会宣布将2017年度的诺贝尔物理学奖,授予美国物理学家雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴里·巴里什(Barry Clark Barish),以表彰他们为引力波探测所作出的贡献。

雷纳·韦斯教授发明的激光发射引力波探测器,分析了探测器的主要噪声来源,并领导科学研究,最终使得LIGO达到了足够的灵敏度。基普·索恩教授奠定了引力波的理论基础,加快了引力波波形计算以及数据分析的方向,并对仪器科学作出了重要贡献,特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。巴里·巴里什教授领导了初期运行,建立了科学合作,并且依赖大规模设备的大科学,最终使引力波探测成为可能。


  

(上海研究院、国际合作与交流部)