陈学雷做客狮子山讲坛聆听宇宙之声——天籁
10月19日晚,国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团首席科学家陈学雷做客我校狮子山讲坛,在大学生活动中心报告厅带来题为“天籁——聆听宇宙之声”的教育性演讲,与我校200余名师生一同探寻宇宙的奥秘。
讲座伊始,陈学雷从庄子的《齐物论》切入,简要介绍了“天籁”的含义。他讲到,虽然我们现在生活在地球上,认为地球非常大,但其实当我们改变视角到土星之外,甚至在银河系、宇宙之外,地球将会变得非常渺小。在茫茫的宇宙中,我们了解到的东西非常有限,因此如何能让我们更加全面地了解宇宙成为一个重要的课题。
随后,陈学雷展示了不同的观测工具及其使用效果,并以此为出发点,引出了我们现在所处的宇宙是由大爆炸形成的,同时解释了宇宙大爆炸发现的历史过程。他说:“最早大自然给我们留下的线索是‘星系红移现象’,在分析光谱的过程中可以发现恒星的光谱明显得向红光移动,并通过多普勒效应可以得知这个星球在离我们远去。”之后又经过哈勃定律的提出和闪光现象存在的预言,科学家最终得出了宇宙大爆炸理论。
谈及宇宙探测中的两朵“乌云”,陈学雷提出了两个名词:暗物质和暗能量,并结合相关的观测图像和具体生活实例分别阐述了这两个名词的含义。他表明,在浩瀚的宇宙中,我们已经观测到的普通物质仅占宇宙百分之五左右,所以暗物质和暗能量是现阶段宇宙学要努力去解决的问题,同时也是天文学探索中非常重要的一部分。
对于陈学雷团队的科研探索,他分享了他在南仁东先生的引导下接触FAST并将其应用于宇宙学探索的过程,指出由于他的团队感兴趣的是物质大尺度结构分布,没有必要分辨单个星系,而可以去测量一定体积内的氢总量,故可利用FAST来形成cm强度印射方法。
但同时陈学雷团队在建设和发展过程中也面临着各种各样的难题。首先是选址问题,他说道:“我们辗转内蒙、贵州、西藏、青海,最终才在新疆的天山脚下选择了一块儿山地较为平坦的地区作为基地。”;其次是宇宙暗物质的探索在国际竞争中非常激烈,加拿大和美国都已经进行了探测阵的建设;最重要也是最基础的一点是前景的信号干扰问题还没有被完全解决,因此我们的探索之路还有很长。由此陈学雷勉励各位同学在面临无论是生活上还是工作上的各种各样的困难时,一定不要轻易放弃,反之,只要不断地努力,一定会取得相应的突破。
在最后的提问环节,谈及“21cm实验”的具体研究内容,陈学雷回答道:“21cm实验可在国内地面进行,由中国主导,科学驱动。它所发展的海量数字信号处理技术,有重要的发展潜力和前景,也有助于准备未来的大型射电望远镜如SKA等。”但同时他指出,目前暗能量射电探测和其他21cm实验尚未突破宇宙21cm信号探测这一关,其状态类似于2015年以前的引力波探测,但只要努力进行,一定会取得成功。
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