嘉賓：2015年諾貝爾物理學獎獲得者 Arthur McDonald

 

以下為Arthur McDonald發言實錄：

Arthur McDonald：我非常高興今天能夠來到這裏，也謝謝主辦方對我的邀請，非常高興能夠來到中國。

那麽，基本上關於太空研究方面我和他們正好研究相反，我在陸地上工作的，在中國也有很多跟中國同事的重復，包括中位置、暗物質的監測，比如在中國有一個新的中微子的實驗室也是剛剛建起。

說到中微子，中微子是和暗物質一樣是來自於宇宙的，我們可以看到在我宇宙當中發現一些非尋常的活動，它是可以在地上監測，而且在太空中也可以被監測到，在太空中有一些設備已經部署出來了。而且我們也知道中國是會考慮發一些新的空間探測器發到太空中，那麽太空中和地上是可以並到一起來探索的。

我今天在這裏就要講一講所謂多信號的探測。我們都知道，天文的設備可以放在宇宙當中，比如剛才喬治也講到通過空間或者太空的探測器，如果超過大氣層之後你能獲得數據的精準度什麽的，都會有一定限制的，當然它已經帶來了很好的空間發展，科學的發現，剛才幾位發言人也提到了。這些直到現在為止的科學發現主要來自於天空的探測器，也有很多這樣的諾貝爾獎。但這也讓我講所謂的多信天文學，這些宇宙的設備可以看到宇宙遠端的異常事件，加上中微子探測儀和引力波探測儀加一塊可以更加全面的對於太空天體的了解，這個是以前沒有辦法理解的。

因為我們之前有了很多國際的合作，可以進行多信史的天文學，與此同時可以在空間和地面的設備發展，也使得我們可以有很多新的技術。這些新技術造詣了我們的科學家，與此同時也造福了很多技術研究的人員。整個就可以進行非常全面的合作。比如我們有很多新的設備，是對地對空的，他們也在很多的前沿有了新的發展。這些不僅有商業的應用，而且也可以使得我們在未來做更多的試驗。

大家可以看一下，除了我們宇宙波、伽瑪波，這些在空間站都可以測試到。在地球表面比如對中微子的觀測，這個是激光幹涉儀引力波測試器，通過這個第一次看到的引力波。過去十年我們有很多新的測量能力和測量設備。這些所有設備並在一起讓我們更加好的了解在這些主要的宇宙天體事件中到底發生了什麽，比如說中間這個部分看到的這個LIGO測試器，可以看到中子星的碰撞。這些是空間的天文觀測設備，比如左上腳大家比較熟悉的，比如費米衛星，它可以去研究伽瑪射線可以做出許多天文的發現，其它也是非常重要的，也有很多的設備。右邊是對地的天文臺。

下面講講冰立方，比如今年7月13號有一個新的發現，冰立方其實是南極冰川以下，這些冰川是非常透明的，冰立方從技術來講有很多的進展。因為它是把一些光傳感器放在一些模塊當中，就可以在非常列額的情況下，事實上是把冰化開把傳感器放到冰下，那麽就可以測試一些穿過大氣層的粒子，放在冰下四五十米的位置，它的長度差不多是冰下2800多米，我在旁邊放了一個埃菲爾鐵塔作為比照，就可以看到這個深度有多深。

中微子的能力是比我們之前看到的能量都要大，它是世界上粒子加速器產生的能量的幾百萬倍，我講這個事件，費米望遠鏡也看到了，費米望遠鏡加上其它設備是觀察伽瑪射線暴，當然是同樣的事件造成的，這個事件也造成了高能的中微子。

冰立方就可以去界定這些中微子是從什麽方向來的，而且準確度非常高。另外，冰立方能看到能觀察到的，和費米望遠鏡看到的是有高度重合的。初次之外我們能看到的就是，所謂的合作各個天文臺之間的這個合作，在《科學》雜誌上也發表，不僅是人與人之間的合作，這些不同的天文設備之間的合作，有六個是空間站的，還有其它一些測量是地球上測試到的。加在一起，共同證實了所謂的LISA，來自其它星系的黑洞碰撞造成的，因為這些黑洞的軸向是朝向地球的，可以看到一些高能的中微子，就是因為燃暴體的現象造成的。

第二個多信史的觀察是一年多前發現的，也是在2017年的12月《天文物理學》上發的，這個文章中講到激光測試儀lIGO測的引力波。它就發現兩個黑洞之間的碰撞，而現在它又觀察到兩個所謂中子星碰撞。中子星是非常壓縮的一種行星星系，所以它的質量相當於我們說的一個核子的密度。

我們這次觀察到一個重量的引力波的信號的猛增，這是在歐洲的virgo觀察到的。1.7秒之後我們又被發現伽瑪波出現了伽瑪暴，衛星發現的，相互之間一個證實，就是會發現中子星的碰撞出現了這個中子星，就是一個太空的觀測站和地球的觀測站共同觀察到，我們天文界進行了這樣一個合作，毋庸置疑他們看到的確實是兩個中子星的合並。

這個過程中，他們也共同觀察到了幾年之前剛剛被預測出來了一個事件，就是剛剛在理論上被預測出的一個事件，就是所謂的重子的合並。當然這些輕子是由比較普通的行星，比如像太陽和其他的星碰撞的時候產生的，這個可以幫助我們去了解宇宙的歷史。我們講的這個歷史不僅僅是文化意義上的歷史，同時，不僅是周圍這些事件的歷史，其實更多講的是我們的起源，也就是大爆炸時期我們的歷史。

那麽這些要素，你其實可以去預測，你通過了解在行星當中的這些核的反應，就可以去預測，我們在大爆發的時候發生了什麽，而且可以讓我們知道我們地球的組成這樣的一些元素是如何形成的。當然這些很好的設備不僅僅是幫助我們進行科學研究，這也是一個文化範疇的事情，就是讓我們了解我們的起源。

作為中國觀眾來講，更加有意思的是中國也提出了一個新的空間計劃，2018年7月13號同樣在《科學》雜誌上發表的，一個月前中國剛剛提出一系列的空間計劃，在這個空間計劃中，CNS已經打破了傳統的空間計劃，盡快把一組衛星能發射到天空中，應該在2021年的時候就可以上天。這些衛星主要是為了去看去找伽瑪暴，對於中微子合並的觀察做好準備。也就是說先通過引力波，然後再通過伽瑪暴來檢測中子星的合並，可以說中國在這方面是走在非常前面的。另外還有地球表面的測試和對空空間的測試之間的合並，已經形成了一個網絡，這些網絡其實包括了各種各樣天文學的設備。這樣子的話大家就可以把這些設備，比如都朝著一個方向去尋求相關的有用的信息，定點的尋求信息。另外有可能監測一些中微子，這些中微子來自我們銀河中的超新星，中國有非常高能的設備，比如大亞灣的中微子監測器，它是在一個反映器的旁邊，2016年的時候上線，當時是為了檢測中微子。除此之外，也可以觀測來自我們星系的超新星的中微子。還有Juro（音）也是在中國的華南，應該是三到四年之後就可以上線，它基本上跟我們講的兩個贏得諾貝爾獎的這些設備同樣的規模。包括還有加拿大的SNO和日本的超級神岡，兩個是差不多級別的。

因為超新星在我們的預測中，到底什麽時候會發生？是比較難以預測的。但我們知道每隔30年會出現一次超新星，如果出現中微子暴是比較獨特有意思的，這些中微子的信號可以傳遞一些粒子級的信號，加上其它設備可以加上電磁的信號，但中微子信號會早兩個小時，所以中微子就像一個早期預警系統，大亞灣也參與了。如果你先測試到中微子的話，其它的一些比如說空間的設備就可以朝著那個方向對準，對準到我們預計到超新星的這個方向。我剛才跟主持人談到，他說中國2024年的時候會發射一個2米的望遠鏡可以做到這一點，可以朝著那個調方向，搜集這個方向，因為它會以搜集電磁波的信號。不僅在監測儀和信息的分享方面，中國都會起到非常重要的作用。

我們可以看到當然對於一些對空和對地的合作確實有很好的未來，很多情況下他們可以做很多的事情，可以觀察一些比如像中微子，或者是引力波等等這些非常重要的天文學的信號。因為說到引力波，比如LISA最近做了一個新的項目，就是去尋找引力波，但這些技術是比較常見的，包括這些地球的設備和天空的設備。其實也不僅僅是科學研究，而且也有商業應用的前景，我們要明白多信史天文研究的時代已經到來，而在這個中間，中國已經是非常重要的一個國家，不僅在中國做很多探測的工作，包括在地球上的探測工作，和在空間站中的探測工作。現在或者在未來一兩年中國發射的這些衛星，將會起到非常重要的作用。

 

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