阿里計劃、中國引力波探測項目最新情況調研

今年2月11日，美國的LIGO項目宣布探測成功，此後數個月的時間裡，中國的群眾紛紛把目光聚焦到我們中國國內的引力波探測項目上。但凡做過研究的人都知道，引力波探測這種大科學項目，經費與人才是最重要的，從某種意義上來說，經費更重要一些——畢竟"巧婦難為無米之炊"。

中國的科研支持體系並不習慣於支持時間跨度長達20餘年，經費規模高達100億數量級的大科學工程，在這方面的經驗還比較缺乏。比如最近熱議的"中國版巨型對撞機"事件就折射出這個問題，據知情人士透露，該項目在爭取發改委8億元經費支持的項目評審中，因為「投票的時候差了關鍵的一票」而暫時沒有被支持。

那麼引力波項目的研究經費支持情況到底怎麼樣呢？蝌蚪君對全國政協委員、引力波探測「阿里計劃」首席科學家，中國科學院高能物理研究所研究員張新民進行了獨家專訪。

張新民

張新民，1959年1月生於河南。1991年美國洛杉磯加州大學（UCLA）研究生畢業，獲博士學位。之後分別在美國馬里蘭大學和依阿華州立大學做博士後研究。1996年8月張新民攜全家由美國回國，在中國科學院高能物理研究所理論物理研究室工作。20年後，他成為中國引力波探測計劃「阿里計劃」的首席科學家。

張新民告訴蝌蚪君，他在馬里蘭大學期間就開始研究一種叫做「左右對稱」的理論模型。上海交通大學的季向東教授與清華大學的何紅建教授也一起研究過此理論。

1956年李政道與楊振寧發現「左右不對稱」（弱作用中的宇稱不守恆），「左右對稱」理論模型認為「在高能情況下，左右會重新變得對稱。」

蝌蚪君：「左右對稱理論聽起來十分有趣，那麼請問按照你們的理論模型，左右對稱也就是宇稱守恆是在什麼能標下會被恢復？」

張新民：「在1個Tev左右，當然在10的10次方GeV能標上最有趣，在那裡能自然地產生中微子的質量。」

因為中微子是有質量的，這完全突破了原來粒子物理標準模型對它的認識，因此，能自然解釋中微子質量起源的文章都有很重要的價值，也許會在未來成為引導新物理研究潮流的論文。張新民告訴蝌蚪君：「1992年我與我的博士後導師Rabi Mohapatra 首次在左右對稱理論中解答了宇宙反物質丟失之謎！」

據蝌蚪君了解，張新民做的另外一個重大工作是推動「阿里計劃」在中國的立項。

「阿里計劃」位於B1點，海拔5250米（供圖/張新民）

張新民向蝌蚪君強調，宇宙大爆炸的瞬間所發出的引力波被稱為原初引力波，原初引力波與黑洞碰撞併合發出的引力波十分不同。中國西藏阿里地區建設的微波天文台探測原初引力波是「阿里計劃」的科學目標。

原初引力波的波長比銀河系的半徑還要大很多，基本上可以說原初引力波的典型觀測波長已經到了整個宇宙空間的大小。而引力波的波長與頻率的乘積就是光速，因此，原初引力波的頻率極低，不能被LIGO這樣的地面探測裝置直接觀察到，但是在地面上完全有可能利用宇宙微波背景輻射觀測站來間接觀測。因為原初引力波在宇宙一開始的大爆炸瞬間產生，因此它作為一種空間（張量）擾動會影響到宇宙38萬年形成的宇宙微波背景輻射，宇宙微波背景輻射中的這種引力波印記原則上可以被探測到。

在日常生活中，家裡用的微波爐的微波頻率在2.450GHZ（波長是0.122米,與微波爐大小接近）的微波波段。

蝌蚪君：「阿里計劃所需要探測的來自宇宙微波背景的微波的波長確定了嗎？」

張新民：「暫時確定為2個，分別是90GHZ 與150GHZ！」

蝌蚪君：「阿里計劃的項目組織形式大概是怎麼樣的？」

張新民：「我本人是首席科學家；中國科學院高能物理研究所的盧方軍是項目經理；美國在南極洲的BICEP引力波探測項目負責人、斯坦福大學教授郭兆林為項目顧問！」

阿里計劃已經得到了自然科學基金委與中國科學院先導計劃B的支持。中國科學院先導計劃B支持引力波的專項經費大概在2.3億左右，其中阿里計劃分到最大的一筆錢，但也不到1億。其他比如「脈衝星測時引力波計劃」、「太極計劃」、「引力波源研究」、「專項交流與機動費」等，也各有千萬級別的支持。

蝌蚪君：「聽說阿里計劃在海拔5250米的地方有阿里1號探測器，在海拔6000米的地方正在規劃阿里2號探測器，這就需要有新的研究經費支持？」

張新民：「是的，目前我們有自然科學基金委與中國科學院先導計劃B的支持，最近科技部也有一個十三五期間的支持計劃。」

眾所周知，中國的引力波探測計劃不僅僅只有「阿里計劃」，比如中科院在2008年就發起了「太極計劃」，而中山大學領銜的「天琴計劃」也發展迅猛，中科院高能物理所的「阿里計劃」以及國家天文台的「脈衝星測時引力波探測計劃」、甚至包括北京師範大學等的引力波研究都是方興未艾。

值得注意的是，這些引力波探測計劃一開始均是高校和科研院所多年的預研究項目，不但缺乏統一的部署和協調，也缺乏穩定持續的研究經費。目前，中國未來引力波探測的頂層設計與戰略部署已經開始浮現。

據蝌蚪君從多方消息源證實，目前有一筆超過10億數量級的「大錢」來支援中國的引力波研究，這就是來自科技部的十三五期間的引力波研究經費。就在本月，關於這批經費的專家論證會已經召開。擔任本次評審的專家委員會成員包括了來自清華大學、北京師範大學、國防科工局、中科院高能物理研究所、華中科技大學、中科院國家天文台、中山大學、中科院力學所、上海交通大學、中國科學院以及中國科學院理論物理所的著名專家學者。

據不願意透露姓名的信息源向蝌蚪君透露，本次評審會結束後，科技部預計會在十三五期間給空間引力波探測（包括太極計劃與天琴計劃，太極計劃將在懷柔建立地面實驗室）、阿里計劃、脈衝星測時引力波探測等統籌安排20億左右的研究經費。

現在看來，未來五年，中國的引力波探測研究經費將有一筆大錢，「巧婦難為無米之炊」的事情不會發生了。國家部署大科學項目，統一協調，支持創新發展，那真真是極好的。

（本文發表時未經被訪談對象審閱）

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