令人欣喜的是,尽管有着一段空白历史,但在这次至关重要的“捕获”中,中国科学家并未缺位。凭借高精度的数据分析能力,中国科学家“净化”了引力波探测中的干扰信号,与全世界顶尖科学家“协同作战”,共同开启了全新的天文时代。
清华大学信息技术研究院研究员、LSC理事会成员曹军威正是这支“净化之军”的负责人。2004-2006年,在美国麻省理工学院空间研究中心工作的曹军威,便参与了引力波数据计算和分析的工作。在这期间,他时刻关注着LIGO(激光干涉引力波天文台)的工作动态。“国内研究团队不应该在这样的顶级研究领域落后。”2006年回国后,曹军威组织创建了清华LIGO工作组,由来自信研院、自动化系、计算机系和工程物理系的教师和学生组成。他们采用先进计算技术提高引力波数据分析的速度和效率,也逐渐得到了国际同行的认可。2009年,清华被LIGO科学合作组织(LSC)接受为正式成员,也是目前中国大陆唯一的LSC成员。
“这次发现的确美妙和激动人心,但日常工作中的海量数据分析并不总是令人愉快。”曹军威介绍,LIGO数据的采样频率特别高,达到每秒1.6万次以上,采样信道达上万个,数据量大,需要先进的计算机处理技术做支撑。而对于这样的海量处理,需要的是“坐穿板凳”的沉潜定力:“漫长的时间里,LIGO探测器并没有达到设计精度,是探测不到真正的引力波信号的,可以认为实际大家在处理的全都是噪声,可就是在对这些噪声的一点一滴的处理中不断积累经验,不断提升仪器的精度,才有了今天的探测灵敏度。”
郭翔宇是清华计算机系高性能计算所的硕士研究生,也是清华LIGO工作组中一名普通科研人员。他每天的科研任务,就是“让引力波数据分析处理的过程更有效率”:“每周我们都要与西澳大利亚大学的项目组成员跨洋讨论,一年多来,我在先前的基础上,将探测器GPU的信息处理速度从原有的58倍提升到了120倍以上。”
开启中国本土的引力波探测
“你知道吗?目前,我国主要有两大引力波探测项目:中科院高能所主导的‘阿里实验计划’和中山大学领衔的‘天琴计划’。一个是在地面上聆听引力波的音符,一个是到太空去捕捉引力波的声响。”2月13日下午,中国科学院高能物理研究所在其官方微博上发布了上述内容。这意味着,在积极融入顶尖课题的世界协同作战之余,中国科学家也同时开启了新一轮的本土冲击。
来自科技部的消息显示,致力于“在地面聆听引力波音符”的中科院国家天文台阿里观测站位于西藏阿里狮泉河镇以南海拔5100米的山脊,海拔高、云量少、水汽低、透明度高。其选址工作在国家天文台相关研究人员的带领下,持续长达10年,已成为天文台选址工作的典范。建成后,其地理上的中纬度范围、对天区的广阔覆盖,有望填补北半球观测宇宙微波背景辐射的空白。
而立志“到太空去捕捉引力波的声响”的“天琴计划”则由中山大学于2015年7月23日牵头启动,主要是以引力波研究为中心,开展空间引力波探测计划任务的预先研究,制定中国空间引力波探测计划的实施方案和路线图,并开展关键技术研究。中山大学相关负责人介绍,该计划主要将分四阶段实施,大约需要二十年,投资150亿元人民币。