“创世遗迹”捕捉者：中国科学家在5250米海拔寻宇宙起源密码｜封面头条

封面新闻记者 张峥 实习生 陈丹

原初引力波探测被公认为重大的基础科学前沿，是检验宇宙起源理论的关键实验。

在人迹罕至的西藏阿里，为寻找“创世遗迹”，中国科学家们在5250米海拔的观测站插着氧气管工作。日前，他们成功获取月球和木星辐射的150GHz频段清晰图像，实现了阿里原初引力波望远镜一期（AliCPT-1）的首光观测。

插着氧气管工作

“不同于LIGO实验发现的天体物理起源的引力波，原初引力波是宇宙大爆炸初期由量子涨落引发的时空涟漪，它承载着138亿年前宇宙创生瞬间最原始的信息，是人类目前可探测到的最古老的宇宙遗迹。”7月15日，封面新闻记者采访了参与原初引力波探测实验的中国科学家们：阿里原初引力波探测实验首席科学家、AliCPT发言人张新民，阿里原初引力波探测实验经理刘聪展，阿里原初引力波探测实验副首席科学家李虹。

原初引力波为何如此重要？

作为宇宙暴胀理论最关键的“直接证据”，原初引力波探测将直接验证暴胀模型、揭示宇宙起源之谜，并为引力子的存在提供间接证据，推动量子引力理论的发展。这一探测不仅将重塑人类对宇宙初始状态的认知，更可能开创统一广义相对论与量子力学的新纪元，被国际学界公认为继希格斯粒子发现后最具革命性的科学突破方向。

张新民告诉记者，2016年LIGO实验发现的引力波属于是“宇宙日常波动”，原初引力波是“创世遗迹”，它能量更低、更难捕捉，但科学意义独特——它关乎的不是天体事件，而是宇宙本身如何从无到有。所以，它的探测，被公认为是重大的基础科学前沿。

原初引力波探测实验观测站

为什么要在5250米海拔建台址？

“在地面开展原初引力波实验，对台址环境要求十分苛刻，需要大气透明度高、水汽含量低。”刘聪展介绍说。已有的研究结果显示，地球上可以开展原初引力波观测的台址包括南半球的南极、智利的阿塔卡马沙漠，和位于北半球的青藏高原及格陵兰岛。然而，这样的环境也带来极大挑战，包括极低温、缺氧、设备维护困难等。

“我国西藏阿里地区5250米海拔的阿里天文观测基地，水汽含量低，在微波波段，大气透过率高，非常适合开展原初引力波实验，可以更清晰地捕捉原初引力波在微波背景辐射中留下的独特B模式偏振信号。”

5250米海拔的观测站

AliCPT是我国首个原初引力波探测实验，由中国科学院高能物理研究所张新民研究员团队于2014年提出，2016年底正式启动，2017年3月，基建动工。经过8年的努力，AliCPT合作组成员克服疫情和高原缺氧等困难，建成了阿里原初引力波观测站、完成了阿里一号望远镜基座的研制及在站安装调试、完成了望远镜控制系统的研发、建成了科学数据计算平台、建成了观测站网络系统和数据传输系统、完成了望远镜标定设施研制、开展了观测站环境监测、完成了接收机研制和在站安装、实现了首光观测。

我国科学家成功获取月球和木星辐射天图

李虹介绍，目前AliCPT一期工程进展顺利，已完成了望远镜安装调试，顺利实现了阿里——北京望远镜远程操控和数据传输，成功验证了端到端功能和角分辨率等核心设计指标。为我国在北半球对原初引力波的探测奠定坚实的基础。

日前，科学家们通过AliCPT成功获取月球和木星辐射天图，这意味着望远镜首光成功，标志着我国在原初引力波探测领域迈出关键一步。“作为北半球首个高海拔原初引力波的观测实验，其建成填补了我国在该研究领域的空白，与南半球的南极、智利形成互补观测，将进一步提升我国在极早期宇宙研究中的国际话语权。”李虹说。

望远镜内部

打开在北天区原初引力波搜索的新窗口

AliCPT望远镜设计的多项性能国际一流，是同类型望远镜中有效口径最大、通光量最大、可容纳探测器数量最多的原初引力波望远镜。该实验包含多项关键技术，对我国原初引力波科学、低温超导探测器研制、宇宙微波背景辐射(CMB)数据分析以及台址科学等领域将起到重要的推动作用。

“接下来，我们将运行并不断升级望远镜，提升其性能和观测效能，继续开展科学观测，打开北天区原初引力波探测的新窗口，同时探测并研究宇宙暗能量的动力学机制。”张新民告诉封面新闻。