理論物理所公眾科學日-太極計劃和引力宇宙

科普報告

太極計劃和引力宇宙

時間：5月20日上午9點

地點：中科院理論物理所新樓6620報告廳

主辦單位：中國科學院理論物理研究所

報告人簡介

吳岳良，中國科學院院士， 中國科學院理論物理所研究員，中國科學院大學教授、副校長，太極計劃首席科學家。

背景知識

1

LIGO發現引力波

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Albert Einstein基於廣義相對論理論所預言的引力波於百年後的2015年9月14日被「激光干涉引力波觀測站(LIGO)」計劃在美國的兩個地面站直接測量到(Abbott et al., Phys. Rev. Letter, 2016, 116, 6)。同年12月26日又被第二次觀測到。直接測量到引力波是自然科學的重大事件，它激起全球的關注。歐洲空間局於1993年發起「激光干涉空間陣列(LISA)」計劃，美國空間局於1997年參加，因經費困難於2011年退出。此後，歐洲空間局提出一個簡化的方案，稱為eLISA計劃，並納入歐空局第三個大空間計劃，定於2034年發射。

2

中科院開啟太極計劃

中科院於2008年成立空間引力波探測(即太極計劃)論證組，於2010年成立工作組，最近，該計劃已列入中科院的先導專項。太極計劃建議由三顆位於臂長3百萬公里等邊三角形頂端的星組組成，它們運行在地球繞太陽相同的軌道。每顆星上有兩台激光器，分別向另外兩顆星發射和接收激光訊號，頻率為0.1mHz-1.0Hz。

3

重大意義

引力波的觀測和研究，將使人類的觀測能力和觀測手段得到進一步的拓展，並在宇觀尺度上得到前所未有的延伸。同時，推進人類的精密測量技術從納米（十億分之一米）深入到皮米（萬億分之一米），使得在微觀尺度上的測量精度得到前所未有的提升。

引力波探測也將有助於促進前沿交叉科學領域的發展，尤其是空間引力波探測計劃涉及的學科領域廣泛，包括：物理學、天文學、宇宙學、空間科學、光學、精密測量、航天技術、導航與制導、飛行器與軌道設計。如果說二十世紀是電磁波和電磁相互作用得到深入研究和廣泛應用的世紀，那麼，二十一世紀將拓展為深入研究引力波和引力相互作用的世紀。

開展引力波精確測量將為我國引力波物理和量子宇宙物理的理論研究提供一個廣闊的發展前景，對認識宇宙起源和時空結構具有革命性的意義。通過引力波精確測量可開展對宇宙大尺度結構、星系形成和演化過程進行深入仔細的研究。在對愛因斯坦廣義相對論給出更精確檢驗的同時，可更好地研究強引力場的高度非線性行為。同時，為尋找超出愛因斯坦廣義相對論的引力理論提供更直接和有效的實驗數據，檢驗相關的量子引力理論，更好地發展和建立超越愛因斯坦廣義相對論的量子引力理論，揭示引力本質，幫助理解暗物質和暗能量的性質、黑洞的形成和宇宙暴漲的產生等天體物理和宇宙物理現象。

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