引力波搜寻再添大手笔 非营利机构耗资4000万美元助新观测项目

　　西蒙斯观测台 图片来源：普林斯顿大学

　　万物起源是什么？宇宙的起源可能是最大的科学秘密之一，但令人惊讶的是，研究人员已经掌握了确凿证据试图解开这个谜题。弥漫在太空各个角落的宇宙微波背景辐射(CMB)是现存的最古老的光。它被释放自137亿年前，当时炙热浓密的初生宇宙冷却到光子首次能自由“旅行”。

　　宇宙大爆炸约38万年后到现在，这些光线一直在宇宙中穿梭。尽管已经非常古老，但可能仍保留着甚至更早之前发生的“故事”，尤其是可能有引力波的印记。在相对论中，爱因斯坦将一种跟电磁波一样的波动称为引力波，是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。

　　为了寻找这些波，科学家启动了西蒙斯观测台。这一耗资4000万美元的望远镜项目，位于智利北部阿塔卡马沙漠，由总部位于美国纽约的非营利组织西蒙斯基金会资助。

　　“我们不知道引力波出现的水平将会有多高，但我们有一个 水平，如果它过小，将无法测量到。”宾夕法尼亚大学宇宙学家、西蒙斯观测台发言人Mark Devlin说，“当前的实验都无法做到，而西蒙斯基金会将推动我们取得一次飞跃。”

　　这些原始的引力波与激光干涉引力波天文台(LIGO)之前发现的并不同。宇宙膨胀论预言了这些波的存在。该理论认为宇宙在形成后出现了戏剧性膨胀。这种膨胀在时空间产生了引力波纹。这些由宇宙大爆炸后产生的“原初”引力波发出的微弱微波信号以“B模式”被印刻在CMB上。2014年，南极天文台BICEP2合作团队曾宣称发现了该模式。但相关分析随后被证明是错误的：该信号是太阳系星际尘埃粒子形成的产物。

　　“我认为我们有好方法弄清宇宙膨胀是否真的发生了。”西蒙斯基金会创始人Jim Simons说。

　　但B模式的发现可能不会让所有人信服。该理论的怀疑者不断增多，他们认为原始引力波至今未见，已经排除了宇宙膨胀论的许多貌似最可信的版本。“我们看不到它，这点已经极为重要。如果我们继续看不见，我认为这将是一个重要的心理影响，使得人们想要看看是否有更好的想法。”普林斯顿大学物理学家Paul Steinhardt说。Steinhardt是宇宙膨胀论的创始人之一，但现在已经不再支持该理论。

　　不过，仍有许多天体物理学家支持膨胀理论，因为这能解释目前宇宙的许多特征，例如宇宙似乎是平的和各个方向大致相同。“膨胀论是我们当下最好的理论。对我而言，这是促使我获得更好数据的动机。我们可能会找到一些反常情况，为一个更深奥的理论指引道路。”西蒙斯观测台执行委员会成员、普林斯顿大学理论物理学家David Spergel说。

　　对于西蒙斯基金会的捐款，未参与该项目的Steinhardt表示，“我认为这是一个对该领域非常慷慨的捐助，无论结果如何，它都将有历史价值。这也将是一项极好的精细工作，需要非常认真。”

　　据悉，西蒙斯观测台将装配约5万台光聚集探测器。该项目将为未来规模更大的“CMB 阶段四”打下基础。Devlin预计，后者计划建造一个约由50万台探测器组成的射电碟形天线。

　　美国能源部高能物理学部门将资助“CMB 阶段四”，国家科学基金会和其他国际机构也可能参与其中。“届时，私有慈善机构和政府部门间的类似合作将继续。”Simons说。