北京时间3月18日凌晨,来自美国哈佛大学史密森天体物理中心的科学家宣布,他们首次探测到来自宇宙大爆炸的引力波证据。美国宇航局称该成果为“迄今为止证明宇宙暴涨理论最有力的证据”。3月18日,中科院理论物理所研究员黄庆国在接受《中国科学报》记者采访时多次感慨这一成果“出人意料”。
这一重大发现意味着什么?它将为理论物理研究带来何种变化?中国在该领域进展如何?《中国科学报》记者就此采访了相关专家。
3月17日晚上,中科院高能物理所研究员张新民和同事守在电脑前,为科学家获得“暴涨理论”的直接证据兴奋不已。宇宙起源问题一直备受关注。1932年,比利时牧师兼物理学家乔治·勒梅特首次提出现代宇宙大爆炸理论,认为宇宙由大约200亿年前发生的大爆炸形成。为解释这一模型中的难题,半个世纪后,麻省理工学院科学家阿兰·古斯提出“宇宙暴涨理论”,认为宇宙大爆炸后的极短暂时期内,曾经历过一个急剧快速膨胀的阶段。
而1916年,爱因斯坦在发表广义相对论时便预言了原初引力波的存在,并认为引力波会造成光线弯曲,产生特殊的B模式偏振。原初引力波会在微波背景辐射中留下痕迹,并产生所谓B模式偏振。探测B模式偏振,是对暴涨理论的重要检验。宇宙微波背景辐射是一种弥漫在整个宇宙空间中的微弱电磁波信号。过去几十年间,科学家通过观测微波背景辐射来寻找“大爆炸”的痕迹,但一直没有测量到引力波的独特印记——B模式偏振。
在天体物理学家看来,此次观测到的事实一旦被确认,将成为暴涨理论的首个直接观测证据。科学史表明,越是重大的科学发现越需要小心谨慎的验证。多年来,全球多个天文台都在寻找原初引力波,包括在轨欧空局普朗克卫星、智利北部的“时空波动”望远镜。张新民相信,其他实验小组也将会尽快公布结果。
根据黄庆国等专家的分析,目前普朗克卫星发布的科学结果与此次哈佛大学研究人员公布的结果存在矛盾,普朗克卫星的研究结论是“没有发现引力波扰动”。此外,普朗克探测器低频组核心成员、中科院高能物理所研究员夏俊卿向《中国科学报》记者透露,预计今年6月研究人员将公布普朗克卫星获得的结果。
“我想,这应该才刚刚开始。”在黄庆国看来,探测到引力波后,科学家接下来将进一步更细致地研究引力波的性质以及由此带来的对宇宙的新认识。据了解,目前国内也开始酝酿一些大的引力波探测计划。黄庆国则告诉记者,目前国内在引力波研究上还存在一些问题。“国内做的人少,在国际上的声音不大,但我们仍希望做一些独到的工作。”