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扬大引力与宇宙学中心在《自然-天文》刊文介绍中国引力波研究进展



北京时间916日,在新一期国际权威期刊英国《自然-天文》(Nature Astronomy)上在线发表了由扬大引力与宇宙学中心与中山大学、华中科技大学等单位关于中国引力波计划的文章。该论文全面地向国际学界介绍中国空间引力波探测计划的概念与现状,引起国际社会广泛关注的同时,提供了让更多感兴趣的学者学习、甚至未来参与中国引力波探测计划合作的机会。英国《自然-天文》2017年创立的自然科学类子刊,是天文学领域最具国际权威的学术期刊之一,影响因子11.518,上述论文由我校王斌教授与中科院院士、中山大学校长罗俊教授以及华中科技大学龚云贵教授共同完成,扬州大学引力与宇宙学中心为共同通迅单位。

引力波是时空的涟漪,她能告诉我们关于宇宙起源、演化和时空结构的信息。100多年前爱因斯坦广义相对论就已经预言了她的存在,但是人类花了大量人力物力都未能揭开她的神秘面纱。

2016211日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布在2015914日人类首次直接探测到了引力波。这是21世纪物理学最重大的发现,它宣告了引力波天文学时代的到来。2017这一发现就获得了诺贝尔物理学奖。

到目前为止,美国的LIGO和欧洲的VIRGO观测到了50个引力波事件,这些信号都是由天体中恒星级双黑洞、双中子星、黑洞与中子星或黑洞与其他奇异致密星体合并产生的。日本的KAGRA已经加入了引力波地面观测网站,印度(LIGO-India)也正在建造新的地面引力波探测器。同时,美国、欧洲及日本在计划建造下一代(第三代)地面(如欧洲的Einstein Telescope及美国的Super-LIGO)。地面引力探测器有局限性,只能检测到由恒星级黑洞或中子星并合所发出的频率较高短暂强烈引力如果我们利用引力波更加深入了解天文学领域我们必须进入太空。太空引力波探测器计划目前包括欧美联合的LISA及日本的DECIGO。国际上发达国家在这一重大领域的竞争已经到了白热化程度。


在中国开展引力波探测得到了党和国家的高度重视,及习近平总书记亲自批示。科技部启动了引力波探测重点专项、国家自然科学基金委启动了引力波重大计划,科学院、教育部等部门对引力波的研究也有了中、远期布局。中国科学家独立提出了“天琴”与“太极”两个空间引力波探测计划,加入到了引力波这一国际最前沿、最基本的科学研究竞争队列。

中国对空间引力波探测的投入力度大,前瞻性研究进展迅猛,得到了国际科学界的关注。这篇发表在《Nature Astronomy》的文章第一次在国际最顶尖学术刊物完整、系统地介绍中国引力波研究发展的历史、投入、规划及进展。中国引力波探测天琴计划、太极计划以及欧美的LISA计划都是探测低频引力波的太空探测方案,本世纪三十年代这三个计划都将开始执行,到时不仅是这三个空间引力波探测计划各显神通,互比高低,更重要的科学意义在于这三个空间引力波观测站能否互相协作,共同揭示更深刻的引力物理本质与宇宙奥秘,这是值得我们期待的。在这篇文章中,作者对各国空间引力波天文台联合探测的意义及可能得到的前瞻性创新科研成果第一次发出了中国声音。

扬州大学引力与宇宙学中心建立以来一直把研究目标瞄准国际最基本、最前沿的科学问题,面向国家重大研究战略计划,围绕引力波和宇宙演化相关问题开展科研攻关。引力与宇宙学研究中心在科研成果、人才培养、国际化建设等方面已经成为学校领头羊。经过4年的建设,中心共承担国际合作、国家、省基金20余项。主持国家自然科学基金重点项目,加入BINGO射电宇宙学国际合作计划、印度-中国国际合作黑洞研究项目、科技部空间引力波重点研发计划、教育部天琴引力波前沿科学研究计划等。2017年成立至今引力与宇宙学研究中心发表百余篇高影响力研究论文,中心10余人的队伍在自然指数榜单贡献全校近28%分值。中心培养了国家优秀青年基金获得者1名、江苏省特聘教授3名及其他一批青年骨干,为物理学科飞跃式发展贡献了力量,四年来带动扬大物理学科从2017年全国排名89名上升到2020年全国排名61名。中心坚持国际化建设,组建国际化研究团队,同时吸引了来自意大利、希腊、日本、巴西、伊朗、印度博士后,均在国际一流大学取得博士学位;招收了3位来自美国、意大利、希腊博士研究生。《自然》(Nature)杂志出版的 2021中国自然指数(NatureIndex China)中89所中国内地大学位居中国科研机构100强,扬州大学位列第67名,其中扬大最好学科排名是物理学。愿引力与宇宙学中心再创佳绩,不断前进,在人才培养、科学研究、学科建设等方面为扬州大学再做贡献!

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