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LIGO團隊如何協同工作

  • 發佈時間:2016-02-15 01:30:44  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  ■今日視點

  2月13日深夜,遠在美國的引力波論文作者之一、鐳射干涉引力波天文臺(LIGO)科學合作組織核心成員、加州理工學院的陳雁北教授,接受了科技日報記者的獨家專訪,首次披露LIGO這支發現引力波的科學家團隊是如何協同開展科研工作的。

  世界“最強大腦”旗艦隊

  眾所週知,LIGO項目團隊在美國公佈了引力波的發現成果,而實際上,這是一支匯集了世界各地科學家的“最強大腦”旗艦隊。這些團隊有的在LIGO總部,有的在週邊,分別具有各自不同的專業背景和強項。

  美國集中了最多的研究團隊,有在各方面研究都比較突出的美國加州理工學院和麻省理工學院,還有提供了很多光學技術支援的佛羅裏達大學,以及對數據分析有特別貢獻的威斯康辛大學;英國的大學對LIGO鏡子懸挂系統做出了相當大的貢獻;德國研究機構提供鐳射技術;澳大利亞的大學運用了光學壓縮態的實驗方法;法國和義大利推出了LIGO-VIRGO探測器。

  按照一系列複雜的章程,LIGO通過委員會組織這些團隊進行工作。委員會名額是按照每個研究組成員情況進行分配,更高層的執行委員會則由較資深的科學家組成,以決定更重要的事。此外還有負責實驗室儀器和重大事情決策的實驗室主任,以及協調內外關係的發言人。

  在有需求或者遇到問題時,各小組主要通過郵件聯絡,定期開會,每年兩次,還會定期審定每個團隊的研究進展,如果做得不好將被警告。

  碰撞的火花層出不窮

  去年夏天,最先看到“引力波事件”的是一位在德國工作的博士後,他當時正在運作一個實時監測的程式。在進行自動掃描數據分析時,程式提示有一個強度很大的信號。

  為了驗證結果,LIGO迅速展開了一個大規模的協作行動,讓大家分工協作,從各方面核準,比如檢查其他感測器,看看是不是別的因素導致,或者甄別是否是有他人注入的惡意信號等。

  陳雁北指出:“國際合作太重要了!因為大項目需要做的事情特別多,相互合作、取長補短才能推動科研的進展,碰撞的火花才會層出不窮。”

  陳雁北的小組曾遇到一位美國西北大學研究光學和原子物理的教授,其説是有辦法可以提高N倍引力波探測精度,聽起來不太靠譜。儘管持懷疑態度,但團隊還是吸納他一道進行研究。但是好幾年都沒特別大的進展,最要命的是還沒有一個系統可判斷其研究的對錯。然而,在後續的合作中,團隊突然發現可從其方案裏抽取一些極好的理論想法,即用不穩定的光學系統提高儀器靈敏度的實驗設計方案。真是多虧有了這次合作碰撞。

  科學家相約熬夜實驗

  “在與麻省理工學院的實驗物理學家合作時,由於所做的實驗對地面的震動比較敏感,所以我經常看到他們約好熬夜做研究。”陳雁北説。

  要傾聽來自宇宙深處的聲音,探測引力波的實驗大多需要在比較安靜的環境下開展,所以很多科學家不得不深更半夜做實驗,而且經常是幾個人約好一起熬夜,相互協作。甚至,還出現各國科學家相約一起做夜貓子的情形。

  “我覺得一個人熬夜還好,但若好幾個人約好熬夜做實驗,意味著經常性熬夜,還是很辛苦的。如果你今天不想熬,恐怕會耽誤同事的實驗進展。像找舞伴似的。”陳雁北感慨道。

  LIGO的成員分佈於世界各地,要找到合適的電話會議時間特別難。而由於成員中在歐洲、美國的人比較多,因此開會交流的時間會以這些地區的時間為主,所以澳大利亞、日本和中國的參與者往往比較辛勞。

  就在引力波的發現得以證實,LIGO項目團隊歡聚一堂時,有科學家感嘆,“哎,連這個靈敏度的儀器都可以看到黑洞,以後的日子該多好啊。”陳雁北解釋説,這是指現在觀測儀器的靈敏度尚未達到設計上所謂的高精度。如果達到,未來將能看得更清晰,而且還可聽到更多黑洞碰撞之聲。這次發現絕對是一個開端。當然,也意味著科學家們將要做更多的事情,更加興奮地相約一起熬夜了。

  愛因斯坦是“總設計師”

  一百年前,愛因斯坦憑藉著超人的洞察力提出了廣義相對論,預言了引力波。但是,他自己也不知道怎麼樣來觀測它。

  然而,通過科學事實驗證預言並非易事。陳雁北説:“人類對於引力波的觀測有近50年曆史,由於宇宙中引力波源發生頻率的不確定,這令研究人員難免會有‘探測不到它’的心理準備。在這條道路上也有一些人改變了研究方向,或者離開。”

  那麼,對前景有些渺茫的研究,科學家是靠什麼支撐下去呢?陳雁北説:“是興趣,以玩遊戲的心態。比如實驗物理學家喜歡搞鐳射,如同小孩玩樂高積木;理論物理學家喜歡找點兒問題想、弄點兒題做。更重要的是,想加入研究的夥伴都是真的想幹點事的。”

  最後,陳雁北意味深長地説:“我從事理論物理學的研究已17載,與一直堅持研究的同伴一樣,在發現引力波之前,對愛因斯坦的預言還是深信不疑的,起碼達到99.99%,否則我們不會如此執拗地在深夜相約‘玩遊戲’的。從某種角度而言,愛因斯坦是LIGO的‘總設計師’!”

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