原初引力波与阿里探测计划
- 格式:pdf
- 大小:1.10 MB
- 文档页数:7
天上的引力波源主要有什么天上的引力波源主要有什么引力波是通过望眼镜等观测仪器来发现的,到底天上的引力波源有哪些?下面是店铺整理的天上的引力波源介绍,希望对你有帮助。
天上的引力波源引力波源于因斯坦建立广义相对论以后的预言,即极端天体物理过程中引力场急剧变化,产生时空扰动并向外传播。
从LIGO在2015年9月14日首先发现双黑洞并合产生的引力波事件以来,人们已探测到4例引力波事件。
昨日(2017年10月16日)发现的引力波事件不同于以往的双黑洞并合,而是由两颗中子星并合产生。
这是人类首次同时探测到引力波及其电磁对应体,印证了“双中子星并合不仅能产生引力波,还能产生电磁波”的理论预言,因此有评论称“正式开启了引力波天文学时代”。
由于该引力波事件意义重大,天文学界使用了大量的地面望远镜和空间望远镜进行观测。
但在引力波事件发生时,仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区,其中就有“慧眼”。
“慧眼”由中国国家国防科技工业局与中国科学院联合资助建造,于2017年6月15日发射升空,目前仍处于试运行阶段。
“慧眼”不仅在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在天区,还对其伽马射线电磁对应体(简称“引力波闪”)在百万电子伏特(MeV)高能区的辐射性质给出严格限制。
中国科学院高能物理研究所的专家解释,比较4台监测到爆发天区的望远镜,“慧眼”在0.2—5MeV能区的探测接收面积最大、时间分辨率最高。
由于此次引力波闪极为暗弱,导致没有望远镜在MeV能区探测到引力波闪,“慧眼”对引力波闪在MeV高能区的辐射性质给出上限更显可贵。
因此,“慧眼”以合作组形式加入报告本次历史性发现的论文。
需指出的是,“慧眼”原本的设计目标是探测黑洞、中子星等银河系内的X射线天体,项目组通过创新使用望远镜辅助探测器,获得探测伽马暴及引力波闪的额外能力,使其成为国际上正在运行的最重要的伽马射线暴监测设备之一。
引力波是横波还是纵波引力波是横波。
1142中国科学院粒子天体物理重点实验室中国科学院粒子天体物理重点实验室(以下简称实验室)依托单位为中国科学院高能物理研究所,其前身为1951年中国科学院近代物理研究所成立的宇宙线研究组,后演变为原子能研究所和高能物理研究所宇宙线室。
著名物理学家张文裕、王洽昌、肖健等曾任该室主任,著名物理学家钱三强、何泽慧始终关心并置身于该室的科学研究。
经中国科学院批准,宇宙线和高能天体物理开放实验室于1997年4月成立,2003年7月更名为粒子天体物理重点实验室。
实验室在2014年和2019年的中国科学院重点实验室评估中连续两次被评为A类。
目前,张双南研究员任实验室主任,蔡荣根院士任实验室学术委员会主任。
一、目标、定位与发展策略实验室面向国际科技前沿和国家战略需求,以揭示深层次的物质结构和大尺度的物理规律为目标,重点建设粒子天体物理学交叉学科,聚焦高能天体物理、宇宙线天体物理、中微子天体物理、暗物质、粒子宇宙学等研究方向,开展全方位(地下、高山和空间)、多波段(微波、光学、X射线和丫射线)、多信使(电磁波、中微子、宇宙线)的观测和探测研究,同时根据学科需要布局实验项目,发展核心技术,致力于建设特色鲜明、国际先进和领先的粒子天体物理领域高水平的基础理论和实验研究、新探测技术研发中心及高层次人才培养基地,取得重大和突破性科学成果,引领国际粒子天体物理领域的发展。
实验室的总体定位是:瞄准重大问题开展基础研究,针对学科前沿提出重大项目,建设实验平台提升仪器性能,发展核心技术支撑长远发展。
发展策略是:“四代同室”一成果一代、研制一代、预研—代、概念一代。
二、重要任务和成果实验室凭借在实验设计、探测器研制、观测数据处理、物理解释等方面的综合优势,提岀并承担或参与了多项粒子天体物理领域的大型实验项目。
空间X/丫射线天文观测与空间粒子探测:成功研制运行中国第一颗空间X射线天文卫星“慧眼”硬X射线调制望远镜(Insight-HXMT)卫星、天宫2号唯一的天文载荷Y暴偏振仪(POLAR),POLAR-2成功入选中国空间站首批科学实验;提出且即将发射引力波电磁对应体全天监测器(GECAM);提出并正在预研国际合作天文台级X射线卫星项目“增强型X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)”、中国空间站规划中的大型科学载荷之一高能宇宙辐射探测设施(HERD);成功研制暗物质粒子探测卫星(DAMPE)主要载荷之一的硅阵列探测器(STK)、电磁监测试验卫星主要载荷之一的高能粒子探测器;提出并正在研制中法合作天文卫星空间变源监视器(SVOM)4个科学仪器之一的丫射线监视器(GRM)与爱因斯坦探针(EP)二个科学仪器之一的后随观测X射线望远镜(FXT);实质参与国际空间站大型国际合作项目阿尔法磁谱仪(AMS-02)。
在爱因斯坦的广义相对论中,引力被认为是时空弯曲的一种效应。
这种弯曲时因为质量的存在而导致。
通常而言,在一个给定的体积内,包含的质量越大,那么在这个体积边界处所导致的时空曲率越大。
当一个有质量的物体在时空当中运动的时候,曲率变化反应了这些物体的位置变化。
在某些特定环境之下,加速物体能够对这个曲率产生变化,并且能够以波的形式向外以光速传播。
这种传播现象被称之为引力波。
当一个引力波通过一个观测者的时候,因为应变(strain)效应,观测者就会发现时候时空被扭曲。
当引力波通过的时候,物体之间的距离就会发生有节奏的增加和减少,这个频率对于这了引力波的频率。
这种效应的强度与产生引力波源之间距离成反比。
绕转的双中子星系统被预测,在当它们合并的时候,是一个非常强的引力波源,由于它们彼此靠近绕转时所产生的巨大加速度。
由于通常距离这些源非常远,所以在地球上观测时的效应非常小,形变效应小于1.0E-21。
科学家们已经利用更为灵敏的探测器证实了引力波的存在。
目前最为灵敏的探测是aLIGO,它的探测精度可以达到1.0E-22。
更多的空间天文台(欧洲航天局的eLISA计划,中国的中国科学院太极计划,和中山大学的天琴计划)目前正在筹划当中。
引力波应该能够穿透那些电磁波不能穿透的地方。
所以猜测引力波能够提供给地球上的观测者有关遥远宇宙中有关黑洞和其它奇异天体的信息。
而这些天体不能够为传统的方式,比如光学望远镜和射电望远镜,所观测到,所以引力波天文学将给我们有关宇宙运转的新认识。
尤其,引力波更为有趣的是,它能够提供一种观测极早期宇宙的方式,而这在传统的天文学中是不可能做到的,因为在宇宙再合并之前,宇宙对于电磁辐射是不透明的。
所以,对于引力波的精确测量能够让科学家们更为全面的验证广义相对论。
(图1)图1:引力波谱;不同引力波源所对应的频率范围(注意频率是取了对数后的值),周期。
以及所对应的探测方式。
通过研究引力波,科学家们能够区分最初宇宙奇点所发生的事情。
2017年诺贝尔物理学奖2017年物理学奖,由三位美国的物理学家获得,他们是雷纳·韦斯(Rainer Weiss)(获得奖金的一半)、基普·索恩(Kip S.Thorne)和巴里·巴里什(Brrry C.Barish)(分享另一半奖金)。
获奖的成就是发现了引力波。
雷纳·韦斯(Rainer Weiss,1932—),出生于德国,随后和家人从纳粹的魔掌中逃出。
他在纽约曼哈顿上西区长大,是一个拥有工匠天赋和街头智慧的孩子,会自己制作并且售卖高保真音响系统。
念本科时,韦斯从麻省理工学院退学。
此后,他在那里获得终身职位。
韦斯为自己赢得了著名物理学家的声誉,并且致力于LIGO研究40余年。
这是人类曾经尝试过的最大胆的试验之一。
基普·斯蒂芬·索恩(Kip Stephen Thorne,1940—),出生在美国犹他州的洛根市。
父亲是农艺学专家,母亲是经济学家。
1962年获得加州理工学院学士学位,1965年获得普林斯顿大学的博士学位。
1967年索恩回到加州理工学院任教,三年后晋升为理论物理的教授,是加州理工历史上最为年轻的教授之一。
巴里·克拉克·巴里什(Brrry Clark Barish,1936—),出生在内布拉斯加州的奥马哈。
他在南加州长大,高中就读于洛杉矶。
1957年获得物理学学士,1962年获得加州大学伯克利分校的实验高能物理学博士学位。
1963年加入加州理工学院。
巴里什大力促成了美国自然科学基金会国家科学委员会批准资助的LIGO项目,并在项目的建造和交付使用上发挥1了重要作用。
他还创建了LIGO的科学联盟(LIGO Scientific Collaboration),全球的合作者已经超过1000个。
本年度的诺贝尔物理学奖有一个特殊的意义:百年的现代物理学,今天终于有了一个了断。
现代物理学建立的标志当然是一百年前建立了相对论和量子力学,而相对论理论的建立尽管也有多位物理学家的贡献,但是爱因斯坦的贡献不但傲立群雄,而且即使说是爱因斯坦以一己之力建立的,也不会有太大的问题,尤其是广义相对论的建立更是人类理性思维和科学发展的一个高峰。
轴⼦——粒⼦物理和宇宙学的新前沿中国科学院⾼能物理研究所;;2. 暨南⼤学1. 中国科学院⾼能物理研究所⼀引⾔粒⼦物理、宇宙学和天⽂学的深度结合催⽣了当下粒⼦宇宙学研究的⾼速发展。
继2017 年引⼒波之后,2019 的物理学诺贝尔奖再次光顾了宇宙学领域,并颁给了从事宇宙学理论研究的Peebles 教授。
⽬前,正当宇宙学研究在观测层⾯⼤步前进时,理论家和实验家们近年来将⽬光投向新的宇宙学热点,⼀个长期被理论预⾔的基本粒⼦“轴⼦(Axion)”。
⼆粒⼦物理学中的CP问题轴⼦起源于现代物理中对称性及对称性破缺问题的深⼊研究。
1956 年李政道、杨振宁与吴健雄等⼈提出并在实验上验证了宇称P在弱相互作⽤中不守恒。
后来⼈们发现弱相互作⽤中正反粒⼦共轭(C)与宇称(P)的联合变换CP 也不守恒。
C 变换指的是将⼀个粒⼦变成它的反粒⼦,P 变换即空间坐标反演。
在粒⼦物理的标准模型中,Kobayashi和Maskawa 提出的机制在理论上成功解释了弱相互作⽤中的CP 破坏,并为此荣获了2008 年的诺贝尔物理学奖。
然⽽,强相互作⽤中的CP 对称性是否守恒仍是现代物理学中⼀个⼤问题。
在粒⼦物理标准模型中,强CP破坏效应对应于量⼦⾊动⼒学(QCD)中的Chern-Simons 项, 其中G是QCD规范场的场强,是相应的对偶场强,θ为常数,表征强作⽤CP 破坏⼤⼩。
这⼀项在CP变换下不守恒,并可以贡献到中⼦的电偶极矩。
然⽽实验测量只给出中⼦电偶极矩的上限,这个上限很强,要求“参数”θ必须⼩于。
θ为什么这么⼩?这便是著名的“强CP问题”。
在粒⼦物理标准模型中,除强相互作⽤项之外,对应于SU(2)×U(1)规范对称性,还应有两个θ项。
但这两个θ项⼀般情况下没有效应。
⼀是U(1)规范场的真空是平庸的,所以θ项效应为零。
SU(2)规范场的θ本不为零,但标准模型的经典拉⽒量中存在着整体的重⼦和轻⼦对称性。
⼆者⼜在量⼦层次都是被破缺的,也具有反常性质,故SU(2)的θ项效应也表现不出来。
2019学年上学期11月月考高三地理试卷一、单选题(30小题,共60分)“一半冰川,一半火焰”,冰岛这个地方就是冰与火的美丽邂逅,十分迷人!它有着独特的地质,温泉的数量更是全球之冠。
结合下图,完成1-2题。
1. 关于该岛的叙述,正确的是A. 森林分布面积广,主要是亚寒带针叶林B. 地热资源丰富,水力资源非常缺乏C. 地处高纬度,有极昼现象,气温年较差大D. 苔原广布,草原面积分布较广,畜牧业发达2. V火山大规模喷发时,会导致()①附近河流水位暴涨②全岛平均海拔升高③航空港关闭④北美大气能见度降低A. ①②④B. ①②③C. ②③④D. ①③④【答案】1. D 2. B【解析】1. 冰岛位于欧洲西北部,受盛行西风和北大西洋暖流影响,主要为温带海洋性气候,主要植被为温带落叶阔叶林;冰岛处于板块交界地带,地热资源丰富,岛屿中间高四周低,河流急促,水力资源丰富;地处高纬度,但未进入极圈以内,无极昼现象,由于纬度高,气候冷湿,地表苔原广布,草原面积分布较广,畜牧业发达。
2. V火山大规模喷发时,会导致附近河流水位暴涨、全岛平均海拔升高、航空港因火山灰弥漫关闭,但这里盛行西南风,不会导致北美大气能见度降低,会影响到西欧地区,选B。
伏尔加河是俄罗斯的母亲河,该河自西北向东南注入里海。
下图左图示意该河入湖口的三角洲面积变化,下图右图示意里海湖面海拔变化,读图完成下列各题。
3. 据图推测2000年时该三角洲的前缘位置可能位于A. 甲处B. 乙处C. 丙处D. 丁处4. 若在该河上中游修建大型水库,将导致河口及附近水域A. 三角洲面积缩小B. 生物多样性增加C. 水位季节变化增大D. 河口盐碱化加剧【答案】3. B 4. D【解析】3. 据图可知,2000年海平面应与1940年相似,所以2000年该三角洲的前沿位置可能位于乙处。
故选B。
4. 若在该河中上游修建大型水库,河口泥沙来源变少,但是入湖水量减少,湖面下降,三角洲面积总体变大,A错;入湖水量减少河口盐碱度会增加,D对;水库具有调节作用,水位季节变化变小,C错;湖水的盐度增大,生物多样性减小,B错。
内蒙古省考行测历年真题及答案第一部分常识判断1.今年3月23日是第六十四个世界气象日,主题是"()"。
A.天气气候水,代代向未来B.早预警、早行动C.海洋、我们的气候和天气D.气候行动最前线【答案】:D2.中国社会科学院考古研究所等联合团队,借助文物CT无损扫描、3D模拟拼接等技术,日前成功复原了()早期龙形蚌饰,复原的龙形蚌饰距今约6300年前,丰富了我国早期龙的形象。
A.良渚文化B.仰韶文化C.红山文化D.龙山文化【答案】:C3.2024年澳大利亚网球公开赛女子单打决赛1月27日下午进行,中国选手()以3比6、2比6的比分不敌卫冕冠军白俄罗斯选手萨巴伦卡,夺得亚军。
这是21岁的()职业生涯首次闯入大满贯女单决赛。
A.孙甜甜B.李婷C.郑钦文D.李娜【答案】:C4.2024年5月8日,万吨级江海直达船()进入三峡大坝北线船闸,经过5级船闸提升113米后,进入长江上游。
A."奋斗5"轮B."创新7"轮C."飞扬7"轮1/ 15D."创新5"轮【答案】:D5.中国国家航天局2024年5月10日举办()任务巴基斯坦立方星数据交接仪式,并为其拍摄的首幅影像揭幕。
A.嫦娥六号B.嫦娥五号C.嫦娥七号D.嫦娥八号【答案】:A6.后人称韩愈为韩昌黎的原因是:()A.隐居昌黎B.郡望昌黎C.被贬昌黎D.籍贯昌黎【答案】:B7.在全社会应该大力倡导的公民基本道德规范是A.爱国守法,诚实守信,团结友善,勤俭自强,无私奉献B.爱国守法,诚实守信,团结互助,自立自强,敬业奉献C.爱岗敬业,诚实守信,办事公道,服务群众,敬业奉献D.爱国守法,明礼诚信,团结友善,勤俭自强,敬业奉献【答案】:D8.作为马克思主义理论基础的是:A.科学社会主义B.马克思主义哲学C.马克思主义政治经济学D.马克思主义唯物辩证法【答案】:B9.在战国中后时期,群雄采取“合众势以攻一强”的策略,下列不属于群雄的是()。
“天琴计划”示意图引力波也被称为“时空的涟漪”,1916年爱因斯坦基于广义相对论预言,剧烈的天体会带动周围的时空一起波动。
此后百年间,科学家一直在寻找引力波的存在,直到2015年9月14日,两个遥远黑洞之间的碰撞而产生的引力波,被美国的LIGO探测器检测到。
这一发现掀起了一场物理学界的全新变革,并轰动了整个世界。
2017年的诺贝尔物理学奖,就授予LIGO探测器的发明者以及探测原理的提出者。
引力波和光波有很大的区别。
打个比方,光波就像房子有人在走动,引力波就如同房子的架构自身在波动,当然这个波动非常小。
在时空体系中,光波是其中的一种物质(电磁波)的运动,而引力波就是时空架构本身在波动。
引力波的发现,是的人类又多了一种天文观察方法。
未来,人类可以利用电磁波、引力波、中微子、宇宙线等多种观测手段相结合进行天文研究,这开启了一个多信使天文学的时代。
就好比人观察一头大象,过去我们只能用眼睛去看,现在我们多了观测手段,可以摸还可以闻,这样我们描述的大象就会更真实、准确。
中国引力波研究的两个方向“阿里实验计划”由中国科学院紫金山天文台南极天文中心主任、首席科学家王力帆主持。
宇宙大爆炸本身会产生引力波,称之为原初引力波。
王力帆团队准备在西藏阿里地区造一个原初引力波的探测器,它实际是探测十分微弱的电磁信号,由于引力波会引起电磁信号上的一些特征。
找到这些特征,去间接证明原初引力波。
喻家山底下的防空洞在湖北武汉,华中科技大学的喻家山底下的防空洞里,罗俊院士和他的团队正在研发引力波探测装置。
1983年,罗俊就来到这座防空洞里进行引力的研究实验。
因为物体间的引力非常微弱,实验装置必须做得极为精确,否则设备的误差就会把引力信号掩盖掉。
严苛的要求,让引力测量一个试验仅准备就要几年,当时罗俊除了吃饭睡觉,其他的时间都在实验室里。
1998年,罗俊发表了牛顿万有引力常数测试结果,测量精度达到世界先进水平。
国外专家甚至把这座位于中国的防空洞誉为“世界引力的中心”。
2024年北京公务员考试行测试题(B类)第一部分常识判断1.《药品经营和使用质量监督管理办法》()起施行,明确将建立并实施药品追溯制度。
A.2024年3月1日B.2024年1月1日C.2024年2月1日D.2024年1月10日【答案】:B2.2024年5月18日,中国科学院第二十届公众科学日活动正式启动,本届活动主题为"()"。
A.砥砺二十载科学新征程B.爱科学,向未来C.科技强国、科普惠民D.遇见科学、预见未来【答案】:A3.国家卫健委联合中央网信办等其他9部门制定(),加强行政执法与刑事司法衔接,建立健全监督执法结果协同运用机制。
形成行政-行政、行政-刑事、上下级部门之间的充分联动。
A.《关于加强医疗事故跨部门执法联动工作的意见》B.《关于加强医疗监督跨部门执法协作工作的意见》C.《关于加强医疗监督跨部门执法联动工作的通知》D.《关于加强医疗监督跨部门执法联动工作的意见》【答案】:D4.2024年4月23日是人民海军成立()周年纪念日。
4月21日至24日,中国海军将在山东青岛承办西太平洋海军论坛第19届年会,此次论坛年会将举行“命运与共的海洋”高层研讨会,设“全球安全倡议与海洋和平安宁”“海上安全合作与国际法为基础的海洋秩序”“共商共建共享与全球海洋治理”3个分议题。
1/ 15A.80B.85C.75D.90【答案】:C5.国家发展改革委等部门发布(),引导高校通过新建、改扩建、修缮、装配化改造提升等多种方式,补齐高校学生宿舍短板。
A.《关于加强中小学宿舍建设的指导意见》B.《关于加强高校学生宿舍建设的通知》C.《关于加强高校学生生活住所改进的指导意见》D.《关于加强高校学生宿舍建设的指导意见》【答案】:D6.下列有关文学常识的表达,有误的一项是()。
A.“枫叶四弦秋,怅触天涯迁谪恨,浔阳千尺水,勾留江山别离情。
”这副对联所写的内容与白居易的《琵琶行》有关B.海明威是美国现代著名作家,曾获诺贝尔文学奖,他的代表作有《老人与海》《太阳照常升起》《永别了,武器》等C.巴尔扎克是19世纪法国浪漫主义文学家,他所创作的90多部小说,总名为《人间喜剧》,堪称法国社会的“百科全书”D.“胜败兵家事不期,包羞忍耻是男儿。
第二章 宇宙中的地球第一节 地球的宇宙环境与太阳对地球的影响一、地球所处的宇宙环境 (一)天体和天体系统阅读下列两幅照片,回答以下问题。
1.照片中的三个地理事物是否都属于天体?在分类上有什么不同? 提示:都属于天体。
地球、月球是自然天体,神舟十三号是人造天体。
2.神舟十三号与地球、月球与地球是否都构成天体系统?依据是什么? 提示:都构成天体系统。
彼此相互吸引,相互绕转,形成天体系统。
3.地球所处天体系统。
可观测宇宙⎩⎪⎨⎪⎧银河系⎩⎪⎨⎪⎧太阳系⎩⎨⎧ 地月系⎩⎪⎨⎪⎧ 地球月球其他行星系其他恒星系河外星系(二)太阳系阅读太阳系示意图,回答下列问题。
1.填写图中八大行星类型。
2.除太阳和八大行星外,太阳系中还有哪些组成物质?提示:卫星、小行星和星际物质等。
3.图示反映了太阳系八大行星具有哪些共同的运动特征?提示:共面性、同向性、近圆性。
(三)地球存在生命的条件1.外部条件——“安全”和“稳定”2.自身条件——三个“适中”二、太阳对地球的影响(一)太阳辐射(判断正误)(1)太阳辐射为地球直接提供光热资源。
(√)(2)太阳辐射维持地表温度,是地球上水、大气运动和生命活动的唯一动力。
(×)(3)人类只能直接利用太阳能,而不能通过其他途径利用太阳能。
(×)(二)太阳活动阅读太阳大气结构示意图,回答下列问题。
1.从里向外,太阳大气依次分为哪三个层次?提示:光球层、色球层、日冕层。
2.从差异性角度,说出太阳大气各层所发生的太阳活动类型及实质。
提示:光球层—太阳黑子—黑斑点,气体漩涡;色球层—太阳耀斑—亮斑点,能量;日冕层—日冕物质抛射—带电粒子流,能量。
命题视角(一) 航天发射基地与天文观测演绎法学习一、航天发射基地与回收基地的选址问题1.航天发射基地的选址条件气象条件晴天多、阴雨天少,风速小,湿度低,有利于发射和跟踪纬度因素纬度低,自转线速度大,可以节省燃料和成本地势因素地势越高,地球自转线速度越大地形因素地形平坦开阔,有利于跟踪观测海陆位置大陆内部气象条件好,隐蔽性强,人烟稀少,安全性强;海上人类活动少,安全性强交通条件内外交通便利,有利于大型航天装备的运输安全因素出于国防安全考虑,有的建在山区、沙漠地区,有的建在地广人稀处时间一般选择在晴朗无云的夜晚,便于定位和跟踪观测我国发射时间主要选择在北半球冬季,一是便于航天测控网对飞船的监控、管理、回收;二是我国有多艘海上测量船分布在南半球纬度较高的海域,选择北半球冬季是为了避开南半球恶劣的海况方向一般与地球运动方向一致,向东发射可充分利用自转线速度,节约能源(1)地形平坦,视野开阔,便于搜救。
五处观测宇宙绝佳选址作者:安利来源:《百科知识》2018年第01期1.高原世界最著名的天文台都是设在高原,如智利北部安第斯山脉的山间高原、海拔4200米的夏威夷莫纳克亚山山顶。
气象条件和大气状况是影响天文观测的主要因素。
海拔越高的地方,空气越稀薄,烟雾、尘埃、水蒸气等造成的扰动也越小。
尤其是位于安第斯山脉间的阿塔卡马沙漠,是世界上最干燥的地方,万里无云、气流稳定,世界上三分之一的天文观测设备便分布在这里的一座座山峰上。
如66台高精度射电天文望远镜组成的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(ALMA)。
我国拥有世界屋脊——青藏高原,科学家致力于将这一区域打造成世界级的天文“高地”。
海拔5100米的阿里天文台已初具规模,它是北半球海拔最高的天文台。
探测原初引力波的“阿里实验计划”也已启动。
2.洼地中国的500米口径球面射电望远镜(FAST)选址在贵州大窝凼——一处天然的洼地,其形状、深度和尺寸恰到好处地安放了这个“巨锅”。
就好比跨越两山之间的桥梁,从谷底建桥墩肯定要比从半山腰上建要难,FAST建在洼地要比建在平地上稳定性更强,也更节省成本,否则用来悬吊FAST的核心部件——馈源舱的6座高塔就要比现在高得多,几乎难以实现。
350米口径的美国阿雷西博射电望远镜也是架在一个坑——波多黎各岛上的天然火山口中。
搜寻和发现宇宙中的射电脉冲星是FAST的核心科学目标,尚处在调试期的FAST就已初显身手:探測到数十个优质脉冲星候选体,其中6颗通过国际认证。
而利用阿雷西博取得脉冲双星的科学发现已经获得诺贝尔物理学奖。
3.地下地下实验室,尤其是极深地下实验室,是探测宇宙中的暗物质、中微子以及开展其他高精尖实验的重要场所。
世界上最难挡住的就是宇宙射线,要打造一个辐射最少、干扰最小的实验环境,用厚厚的岩石屏蔽宇宙射线是一个好办法。
中国锦屏地下实验室是目前世界上最深的地下实验室,垂直岩石覆盖达2400米。
在美国南达科他州一处矿井下进行的世界上灵敏度最高的暗物质探测实验——大型地下氙(LUX)实验,为了进一步隔绝宇宙射线,探测器还被悬浮于一个大型超洁净水池之中。
省考河北行测真题及答案第一部分常识判断1.2022年4月16日2时16分,我国在太原卫星发射中心使用长征四号丙运载火箭,成功将大气环境监测卫星发射升空。
该星是世界首颗具备()激光探测能力的卫星。
A.二氧化碳B.一氧化硫C.二氧化硫D.一氧化碳【答案】:A2.2022年4月10日,在韩国举行的2022年世界羽联巡回赛韩国公开赛男单决赛中,中国选手()夺得冠军。
A.翁泓阳B.乔纳坦C.石宇奇D.鲍春来【答案】:A3.社会主义市场经济条件下,商品价格的基础是()A.购置者的承受能力B.供求关系C.商品价值D.企业的盈利目标【答案】:C4.2013年10月11日晚,王某酒后在某酒店酗酒闹事,砸碎店里玻璃数块。
此时某区公安分局太平派出所民警任某执勤路过酒店,任某欲将王某带回派出所处理,王某不从,与任某发生推搡。
双方在扭推过程中,任某故意将王某推倒,王某头撞在水泥地上,当时失去知觉,送往医院途中死亡,后被鉴定为颅内出血死亡。
2013年12月20日,王某之父申请国家赔偿。
对于行政赔偿程序,下列说法正确的是:()。
A.本案赔偿义务机关赔偿损失后,应当责令任某承担部分或者全部赔偿费用1/ 22B.赔偿申请必须以书面形式提出,申请书应当载明具体的要求、事实根据和理由C.赔偿请求应单独提出,不能在申请行政复议或者提起行政诉讼时一并提出D.赔偿义务机关应当自收到申请之日起一个月内,作出是否赔偿的决定【答案】:A5.不适合用通报的是()A.表彰先进B.传达情况C.批评错误D.申请批准【答案】:D6.从15世纪中叶到17世纪中叶,在一系列科学革命的推动下,近代科学以崭新的面貌诞生于欧洲。
关于近代科学革命,下列表述不正确的是:()。
A.笛卡尔将函数的概念带进了数学B.萨维留斯所著的《人体结构》一书标志着人类对自身认识的飞跃C.近代科学革命以哥白尼创立日心说为开端D.牛顿所倡导的“现象观察,逻辑判断,数学演绎,实验验证”的研究方法已成为近代科学研究的准则【答案】:D7.垄断卖方对不同类型的买方收取不同的价格。
探测原初引力波,中国来了中国科学院高能物理所近日宣布阿里原初引力波探测正式启动。
原初引力波是宇宙开端的大爆炸产生的引力波,在宇宙诞生的最初的瞬间,宇宙中布满稠密的物质,以致由粒子间的碰撞而产生的引力波被另一些粒子汲取了。
在宇宙快速扩张的暴胀阶段,宇宙的密度突然下降,释放出的引力波不再被汲取。
所以,发觉原初引力波被认为是对早期宇宙理论的检验。
阿里项目首席科学家、中科院高能物理所讨论员张新民在接受科技日报采访时表示,阿里即将建设的观测站将是世界上第一个地处北半球的原初引力波观测站,也是我国第一次启动引力波探测试验。
他说:“项目组方案用5年的时间,在西藏阿里建成‘阿里一号’望远镜并开头科学观测。
”十年选址,观测站落户雪域高原西藏阿里地区位于青藏高原北部,有“世界屋脊的屋脊”之称。
由于海拔高、空气淡薄,是世界上人口密度特别低的区域之一。
但是对原初引力波观测来说,它独特的地理环境是极为合适的。
原初引力波的探测是以测量宇宙微波背景辐射(CMB)光子B模式偏振信号为主要手段,而CMB的地面探测对地面大气环境要求苛刻,大气中的水汽含量是一个重要的关注点。
一方面空气中的水分子会汲取CMB光子,另一方面水汽也会在微波波段产生辐射,对信号形成干扰。
“大气越淡薄、水汽含量越少,干扰就越小,才越有盼望看清原初引力波留下的痕迹”,阿里项目的高级顾问、美国斯坦福高校讨论员郭兆林说。
所以,探测原初引力波,查找合适的观测点至关重要。
依据专家们的分析,全球只有4个地方适合进行CMB探测:位于南半球的智利阿塔卡玛沙漠、南极,以及位于北半球的格陵兰岛和我国西藏阿里。
作为南极BICEP项目的负责人之一,郭兆林对原初引力波的探测阅历丰富。
他表示,“阿里观测站地处海拔5000米以上的青藏高原地区,具有得天独厚的地理环境优势、观测气象条件与配套基础设施。
”选中阿里,天文学家在西部野外探勘了近十年,并于2023年启动国家天文台阿里观测站的建设。
2023年浙江省高校毕业生三支一扶计划招募考试真题第一部分常识判断1.社会发展的决定力量是()A.国家政权B.生产方式C.人口因素D.地理环境【答案】:B2.世界之最是指在全世界范围内最突出的某一人,事,物等。
下列关于世界之最的说法错误的是()。
A.目前世界上最大的公园是美国黄石国家公园B.世界上海拔最高的铁路是中国的青藏铁路C.世界上最大的沙漠是非洲的撒哈拉大沙漠D.目前世界上最全的百科全书是中国的永乐大典【答案】:D3.金融寡头在经济上的统治主要是通过()实现的A.参与制;B.掌握舆论工具控制新闻媒介C.个人联合;D.建立政策研究咨询机构对政府施加影响;【答案】:A4.下列曲目不属于中国十大古典名曲的是()。
A.十面埋伏B.牡丹亭C.梅花三弄D.渔樵问答【答案】:B1/ 155.下列关于党史上的“第一”,表述错误的是()。
A.《新青年》——中国共产党的第一个公开性机关刊物B.人民出版社——中共诞生后创办的第一个出版机关C.八一南昌起义——党领导打响武装反抗国民党反动派的第一枪D.陈独秀——第一次对马克思主义作系统完整介绍的人【答案】:D6.移动时代正在走来,中国已进入移动互联网时代。
当前,移动互联网已经成为信息产业发展最快、竞争最激烈、创新最活跃的领域之一,()的发展趋势推动了产业形态、商业模式的巨大变革。
A.移动化、融合化、智能化B.移动化、融合化、宽带化C.移动化、一体化、智能化D.移动化、一体化、宽带化【答案】:B7.商品经济产生和存在的前提条件是A.社会劳动和私人劳动的价值B.社会分工的出现C.必要劳动与抽象劳动的价值D.社会劳动生产率的提高【答案】:B8.为了获得高额垄断利润,垄断组织在采购原材料时多采取()A.垄断低价;B.市场价格C.自由价格;D.垄断高价;【答案】:A9.“我想买块地,自己种菜种粮食”。
在食品安全事件频发的当下,一些网友发出这样的呼声。
人们自种自食的农产品()。
阿里原初引力波探测望远镜的三轴转台设计王宇哲;段艳宾;李扬【摘要】为了得到高精度的北天区原初引力波极化数据,需在西藏阿里地区建设原初引力波探测望远镜.针对望远镜的观测要求,设计了一种三轴转动平台.对转台各组成部分的结构设计进行了详细介绍,同时给出了载荷计算和驱动电机的选型过程,对转台进行了力学仿真分析,对影响望远镜指向精度的误差源进行了辨识并合理分配,保证设计制造满足指向精度的要求.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2019(049)008【总页数】5页(P733-737)【关键词】望远镜;三轴转台;有限元分析;指向精度【作者】王宇哲;段艳宾;李扬【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081【正文语种】中文【中图分类】TN820.820 引言为了得到目前最高精度的北天区原初引力波极化数据,拟在西藏阿里地区建设原初引力波探测望远镜,通过该望远镜可首次实现北半球地面原初引力波观测,带领中国原初引力波研究进入国际前沿,同时促进中国低温超导亚毫米波探测技术的发展[1]。
引力波观测情况的好坏,除了和望远镜自身性能有关外,还受转台运动性能的制约[2]。
目前,望远镜转台的常用结构形式为方位-俯仰型及X-Y型[3]。
方位-俯仰型转台的方位轴与地面垂直,俯仰轴与方位轴垂直,具有结构紧凑、承载能力大和调整测量方便等优点[4];X-Y型转台X轴水平配置,Y轴与X轴空间垂直并随X轴转动,适用于除水平及接近水平空域内的跟踪,但是2轴都需要加平衡配置,因而结构较不紧凑,体积重量较大[5]。
根据探测望远镜的工作形式,本文转台采用方位-俯仰构型,外加望远镜主轴转动自由度,从而满足望远镜3个方向的转动扫描要求。
1 三轴转台的结构设计三轴转台作为望远镜的承载及搜索平台,在结构上需要实现绕方位、俯仰及视轴的转动,各轴能够独立或组合完成运动,实现望远镜对目标空域的搜索,同时通过安装在各轴上高精度角度编码器实时输出该轴的角度信息。
在雪域高原聆听宇宙的第一声呐喊大爆炸发生后的极短一瞬间,时空产生了剧烈扰动。
就好比宇宙在诞生时喊了一嗓子,其声音虽然越来越弱,但一直未曾消散。
我国在海拔5250米的西藏阿里启动了“阿里计划”——全球海拔最高的原初引力波观测站建设。
就是为了在宇宙微波背景辐射找到引力波的独特印记——光的B 模式偏振。
“三年建成、五年出成果”,这是阿里团队给出的承诺。
即在2022年左右,给出一个北天区宇宙微波背景辐射(CMB)极化最好的天图。
原初引力波的线索,就藏在这张天图里。
每一位父母,都难忘听到孩子第一声啼哭时的感动。
如何可以听到宇宙的第一声啼哭呢?美国激光干涉引力波天文台(LIGO)在2016年2月11日宣布成功探测到由双黑洞并合产生的引力波,并毫无悬念地捧走诺贝尔奖之后,宇宙暴胀时期诞生的原初引力波成为了下一个追逐的焦点。
如果说引力波的发现,完成了爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图,那么原初引力波作为“宇宙的初啼”,则能帮我们检验各种宇宙起源和演化模型,从而改变人类对宇宙的认知,开启天体物理学的一个全新时代。
“引力波,我们错过一次就够了!”导师说。
为了138亿年前的那声宇宙低语,以导师为代表的科学家们忙碌在西藏阿里海拔5250米的高原上,站在世界屋脊聆听宇宙的初啼。
“这会成为中国科学的典范,一个非常漂亮的典范。
中国利用西藏这样一个独特的地理条件,建造一台国际共享的设备。
全世界都应该知道中国在做这样的事。
”学生:我们的宇宙已经138亿岁了。
138亿年前发出的一个声音,今天我们想去探听到它,听着就是一件非常具有挑战性的事情。
可以用最科普的语言给我们介绍一下原初引力波吗?导师:形象地说,原初引力波就是宇宙在诞生的时候突然喊了一声,这个声音一直消之不去,就像人们在大山里发出声音,回声一直在山谷中间回荡一样。
宇宙的第一声啼哭也会形成一个背景的声音,一直在宇宙中存在。
随着宇宙的演化不断红移,宇宙初啼的信号到了今天,已经变得非常微弱,因此我们要用一种全新的探测手段,到宇宙中寻找一种古老的化石。
3原初引力波与阿里探测计划张新民1 苏 萌2 李 虹3 李明哲4 蔡一夫5(1 中国科学院高能物理研究所理论物理研究室 100049;2 麻省理工学院物理系 02139;3 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心 100049;4 中国科技大学交叉学科理论研究中心 230026;5 中国科技大学天文学系 230026)2016年3月公布的我国“十三五”规划纲要中列入了“强化宇宙演化、物质结构、生命起源、脑与认知等基础前沿科学研究”,从国家科技发展的战略高度肯定了宇宙演化等基础前沿科学的重要性。
不久前的2016年2月11日,LIGO 实验组和美国自然科学基金委员会联合宣布探测到来自于13亿年前由两个黑洞并合产生的引力波,这是人类第一次直接探测到引力波,可谓一项里程碑式的发现。
一、引力波源及其探测方式引力波源大体可分为两种,天体物理起源和宇宙学起源。
对应不同的波源,相应的探测方式也不一样,如图1所示。
(1)中子星、恒星级黑洞等致密天体(几十个太阳质量左右)组成的致密双星系统的并合过程。
这类引力波的频率处于10~1000赫兹量级的高频段,相应的探测手段是地面激光干涉仪。
与迈克耳孙干涉仪一样,在引力波激光干涉仪中激光被分裂成两束后在两个垂直的臂中传播并发生干涉。
当引力波经过时,局部的时空发生变形,两个臂的相对长度会发生改变,相应地激光干涉条纹就会移动。
此类实验最具代表性的就是LIGO ,利用长达4千米的两个互相垂直的探测臂首次探测到了引力波信号。
(2)大质量黑洞并合过程的后期、银河系内的白矮双星系统。
频率为10–5~1赫兹,这类引力波信号可通过空间卫星阵列构成的干涉仪来探测,如欧洲的eLISA 计划。
(3)超大质量黑洞(数百万到数亿太阳质量)并合。
频率为10–9~10–6赫兹,探测手段是脉冲星计时,即利用地面上的大型射电望远镜,监视校准后的若干毫秒脉冲星。
如果其附近有大质量黑洞并合时发出的引力波,这些毫秒脉冲星的脉冲频率会有变化。
国际上20世纪70年代就开始这方面的研究,90年代已获得诺贝尔奖,我国在这方面有计划运行的FAST 实验。
综上所述,天体物理过程产生的是高频引力波,相应的探测装置覆盖的频率范围在10–9赫兹以上。
(二)宇宙学起源的原初引力波及其探测除了天体物理起源以外,在宇宙的早期剧烈的量子涨落会产生充满整个宇宙空间的引力波,称之为原初引力波。
自20世纪40年代以来,经典热大爆炸宇宙学取得了巨大的成功,其预言的宇宙轻元素丰度、宇宙微波背景辐射等均被实验证实,其中关于微波背图1 引力波的源及相应的探测方式(图片来自NASA Goddard Space Flight Center )(一)天体物理起源的引力波及其探测天体物理起源包括以下三类:DOI:10.13405/ki.xdwz.2016.02.0014景辐射的研究成果还两度获得诺贝尔物理学奖。
但是大爆炸宇宙学本身并不完善,存在平直性疑难、视界疑难以及大尺度结构起源等困惑。
为了解决这些困惑人们提出了暴胀、反弹宇宙、循环宇宙等多种关于早期宇宙的理论或模型。
这些理论模型的共同点是在辐射为主时期以前宇宙经历了一段极度非平凡的时期。
以暴胀为例,在暴胀期间宇宙急剧膨胀,支持暴胀的物质场的真空量子涨落得到增强并迅速扩张到视界外形成大尺度上的原初密度扰动。
暴胀结束后宇宙进入减速膨胀的辐射为主时期,并按照经典大爆炸宇宙学理论那样演化至今。
存在于视界外的原初密度扰动又重新进入视界,在物质的引力不稳定性作用下,生成今天的大尺度结构和微波背景辐射的各向异性。
但是暴胀宇宙学的一个重要预言是除了标量型的原初密度扰动以外,宇宙时空本身的真空量子涨落也会迅速扩张到视界外形成张量型的原初扰动,即原初引力波。
暴胀结束后,一部分原初引力波又逐渐进入视界。
因为暴胀发生在整个可观测宇宙中,原初引力波在宇宙中处处存在,形成引力波背景并遗留至今。
原初引力波与暴胀期间的物质成分没有直接关系,是纯时空涨落,而且是一种量子效应。
因此,探测原初引力波一方面有利于研究暴胀这样一个极高能标的早期宇宙动力学过程,另一方面它是引力(即时空)的量子产物,有助于推进人们对量子引力这些基本物理问题的理解。
原则上原初引力波在各个频段都有分布,但是随着宇宙的膨胀,不同频段的原初引力波的演化行为并不一样。
它决定于如下的引力波方程:,方程左边的h ij 表示引力波,a 是衡量宇宙大小的标度因子,τ是共形时间,G 是牛顿引力常数,撇号表示对时间的导数,后面将要提到的宇宙膨胀率(即Hubble 参数)为H =a ′/a 2。
右边的引力波的源∏ij (τ,x )是物质部分的各向异性应力张量。
因为波动方程是线性的,引力波在不同尺度上的演化是独立的,适合对它做傅里叶分析。
经过傅里叶变换以后,波动方程变为:这里k 是波数,与频率的对应关系是f = k /(2πa )。
这里可以看出对于固定的波数,频率以1/a 的方式逐渐红移,到今天(标度因子归一)相应的观测频率为 f = k /(2π)。
在暴胀期间,宇宙中不存在各向异性的应力张量,因此上述波动方程的右边为0,引力波完全由真空涨落生成。
由上述方程我们可以发现,居于视界外(k aH )的引力波保持不变,而进入视界内 (k > aH )的引力波类似于阻尼振子,阻尼来自于宇宙膨胀本身,h k 具有振荡行为,但是振荡的幅度在衰减。
刻画原初引力波的重要物理量主要有两个,第一个是功率谱:它衡量的是引力波在不同尺度上的幅度。
如前面所述,暴胀模型还预言了密度扰动的功率谱,目前已经有很精确的测量,因此人们经常用引力波的功率谱与密度扰动功率谱的比值,即张标比r 来表示引力波的幅度大小。
另一个描述引力波的重要物理量是能量谱:g g crit ˆd 0()01(,),w w k kρτΩτρτ≡其中是宇宙临界能量密度,ρg w 表示引力波的能量密度。
能量谱与功率谱之间的关系为22h g 22(,)1(,)12()()w k k k a H τΩτττ∆=。
暴胀结束后引力波的功率谱的演化可以用下式来描述:22h h h (,)(,)(,)i k T k k τττ∆=∆,其中2h (,)i k τ∆是暴胀刚结束时的原初功率谱,h (,)T k τ是转移函数。
一般的慢滚暴胀模型预言了近标度不变的原初功率谱,也就是说2h (,)i k τ∆与尺度或波数k 几乎没有依赖关系。
暴胀结束后不同尺度的引力波演化行为包含在转移函数中。
它主要依赖于三种物理因素:(1)进入视界后由于宇宙膨胀带来的引力波幅度衰减,5也就是前面所说的类似阻尼振荡行为;(2)重新进入视界时宇宙的状态方程w ;(3)由中微子等相对论粒子的自由流(free streaming )产生的各向异性应力张量,这进一步压低视界内小尺度上的引力波幅度。
这些因素叠加在一起我们会发现进入视界的原初引力波的功率谱以及能量谱会被极大地压低。
不同波长的引力波重新进入视界的时间不同,波长越短(频率越高)的引力波进入视界越早,压低效果就越明显。
最后得到的能量谱如图2所示(r = 0.1)。
因此,就目前来说探测原初引力波最好的方式是宇宙微波背景辐射(CMB )的偏振(或极化)实验。
与高频引力波实验不一样,CMB 的偏振实验探测的引力波频率范围处于10–15~10–17赫兹,从图2可以看出,在这个频率范围内原初引力波的能量谱与高频段相比要高出好几个量级。
衡量CMB 的探测能力最好用功率谱或者张标比,下面我们就简单地介绍一下CMB 实验探测原初引力波的方法。
CMB 是大爆炸遗留的辐射,在大爆炸宇宙早期,物质处于等离子体状态,称为重子–光子流体,其中光子与带电粒子发生频繁的碰撞。
由于宇宙膨胀,温度在逐渐降低。
当温度降到0.1电子伏特时,原子核与电子复合成中性原子,这个时期被称为复合期。
之后宇宙变得透明,遗留的光子在宇宙中自由传播(除了第一代恒星形成后发生的重电离过程以外),这就是CMB 。
复合期非常短暂,从垂直于视线方向来看可以看成一个很薄的球面,称为最后散射面,意味着光子在复合期结束时与电子发生最后的散射后开始自由传播。
CMB 充满了整个宇宙,并携带了大量的关于宇宙早期的信息。
从各个方向发射而来的CMB 具有差不多的温度以及具有10–5量级的涨落。
除了温度以外,光子还有偏振。
在复合期以前,由于光子被不停地散射,表现为没有偏振的自然光。
复合期结束时,自然光经历最后一次散射就形成了偏振光,并遗留下来。
从观测的角度来看,CMB 的偏振图像可分解为两种独立的模式,一种是E 模式,一种是B 模式。
某一点附近的不同偏振模式的图像如图3所示,中心周图2 原初引力波的能量谱根据一般的慢滚暴胀模型的预言,遗留到今天的原初引力波在10–15赫兹以上的频段中都会被压低得很厉害,能量谱Ωg w 基本上都在10–17以下。
在频率小于10–15赫兹的长波段,能量谱才会显著地大起来。
前面所述的引力波探测方式包括地面干涉仪、空间干涉仪和脉冲星计时只能探测频率在10–9赫兹以上的引力波。
在实验精度方面,目前或不久的将来升级的LIGO 、Virgo 等地面干涉仪只能探测到最小能量谱为10–9的引力波。
将来的eLISA 空间干涉仪能探测到最小能量谱为10–10的引力波。
采用脉冲星计时方法的FAST 实验的探测精度能到达Ωg w ~10–11,SKA 计划的精度能再提高两个量级。
但是这些工作在高频段的实验的探测能力比起一般慢滚暴胀模型预言的引力波能量谱还差好几个量级,因此目前或不久的将来这几类实验是探测不到原初引力波的。
当然有些非常规的暴胀模型预言的原初引力波功率谱为标度依赖的蓝谱,它的能谱在高频段比较大,只有在这种情况下将来的高频引力波实验才有希望探测到原初引力波。
图3 E 模式和B 模式的偏振图像围的线段表示偏振取向。
明显可以看出B模式偏振是“有旋”的,因而它在空间反射作用下具有与E模式不同的性质。
在图3中沿着通过中心并垂直于纸面的轴作空间反射,我们将会发现E模式图像保持不变,而B模式的B>0和B<0的两个图像会互换。
换句话说,E模式具有偶宇称,B模式具有奇宇称。
与温度涨落的产生过程一样,与电子发生的汤姆孙(或康普顿)散射是产生CMB偏振的重要因素。
但是仅有散射还不够,要产生偏振,散射时入射到电子上的辐射场必须是非均匀的,以电子为中心,入射辐射场的各向异性必须有非零的四极矩,如图4所示。
度涨落四极矩(m=2)不具有方位角对称性(azimuthal symmetry),即绕极轴的旋转对称性。
这一点与标量扰动生成的四极矩不一样。
正是这种不对称性使得引力波能够与汤姆森散射一起生成CMB偏振图像的“手性(handedness)”,即产生B模式偏振。