阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家談?wù)摿四蠘O望遠(yuǎn)鏡的工作以及為什么它很重要

2025-11-23 16:32:02 分類(lèi)：焦點(diǎn) 閱讀(7)

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家談?wù)摿四蠘O望遠(yuǎn)鏡的工作以及為什么它很重要
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：想要了解宇宙進(jìn)化的秘密，通過(guò)研究幾十億年前發(fā)出的國(guó)家工作光或許是最佳途徑。而研究它們的實(shí)驗(yàn)室的什重天津外圍價(jià)格查詢（微信180-4582-8235）天津外圍女價(jià)格多少最佳場(chǎng)所自然是南極，寒冷、物理望遠(yuǎn)干燥是談?wù)撗芯坑钪嬷凶罟爬瞎饩€的最佳條件。所以，南極包括芝加哥大學(xué)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的鏡的及 20 多所大學(xué)和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作啟動(dòng)了 The South Pole Telescope 項(xiàng)目，并于 2007 年開(kāi)始運(yùn)行。阿貢
在接受科技媒體 Scitechdaily 采訪的國(guó)家工作時(shí)候，來(lái)自阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室的什重兩位物理學(xué)家談?wù)摿怂麄冊(cè)谀蠘O望遠(yuǎn)鏡的工作以及為什么它很重要。Lindsey Bleem 在望遠(yuǎn)鏡上收集和分析數(shù)據(jù)，物理望遠(yuǎn)Clarence Chang 則為望遠(yuǎn)鏡開(kāi)發(fā)超導(dǎo)探測(cè)器。談?wù)?br>什么是南極天津外圍價(jià)格查詢（微信180-4582-8235）天津外圍女價(jià)格多少宇宙微波背景？它能告訴我們關(guān)于宇宙的什么？
Chang：宇宙微波背景（cosmic microwave background，CMB）是鏡的及在宇宙大約 38 萬(wàn)年的時(shí)候產(chǎn)生的信號(hào)。它對(duì)應(yīng)的阿貢時(shí)期是宇宙從質(zhì)子和電子飛來(lái)飛去的超熱等離子體轉(zhuǎn)變?yōu)樵谟钪胬鋮s到一定程度后，質(zhì)子和電子可以形成原子。
今天，這個(gè)信號(hào)出現(xiàn)在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，在微波范圍內(nèi)（幾毫米）。因此，通過(guò)研究和觀察這些波長(zhǎng)的宇宙，我們可以看到早期的宇宙--基本上，捕捉到一個(gè)嬰兒的照片。
Bleem：自從 20 世紀(jì) 60 年代首次發(fā)現(xiàn) CMB 以來(lái)，我們就知道它是非常均勻的。溫度的偏差，也就是 Chang 談到的這個(gè)早期等離子體的密度變化，只有大約十萬(wàn)分之一的偏差。我們知道，這些小的波動(dòng)不得不在整個(gè)宇宙時(shí)代增長(zhǎng)。
除了給我們提供這張漂亮的照片，有效地，嬰兒宇宙的照片，當(dāng)時(shí)發(fā)出的光一直在宇宙的整個(gè)時(shí)代旅行，140 億年。它與所有自這些早期時(shí)代形成的結(jié)構(gòu)相互作用。因此，我們可以研究這些結(jié)構(gòu)在 CMB 中留下的非常微妙的印記，以真正找出從它被發(fā)射出來(lái)到今天所發(fā)生的過(guò)程和物理學(xué)。
是如何研究的？
Bleem：我們通過(guò)幾個(gè)重要的、不同的科學(xué)分析來(lái)做到這一點(diǎn)。一個(gè)是所謂的引力透鏡（gravitational lensing）。這是指沿視線的天文質(zhì)量實(shí)際上可以使光的路徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
第二個(gè)是物理學(xué)，當(dāng)光子--來(lái)自宇宙微波背景的光--可以從這些中間結(jié)構(gòu)的材料上散射開(kāi)來(lái)時(shí)發(fā)生的。我們可以追蹤這種散射過(guò)程，然后繪制出沿視線的結(jié)構(gòu)圖，這可以幫助我們探測(cè)像暗能量這樣的東西，暗能量嚴(yán)重影響了真正大規(guī)模結(jié)構(gòu)如星系團(tuán)的形成能力。
為什么這個(gè)望遠(yuǎn)鏡要設(shè)立在南極？
Bleem：南極本身，正如你可能從圖片上想象的那樣，是相當(dāng)寒冷的。它非常干燥。它是世界上最大的沙漠。這使得它成為我們?cè)谀蠘O望遠(yuǎn)鏡所做的天文學(xué)研究的一個(gè)奇妙的地方。我們的望遠(yuǎn)鏡以毫米級(jí)的波長(zhǎng)進(jìn)行觀測(cè)。
大氣層中的水削弱了我們感興趣的毫米波長(zhǎng)，而且水分子的抖動(dòng)會(huì)給數(shù)據(jù)增加很大的噪音來(lái)源。因此，我們必須到這些偏遠(yuǎn)的干燥地方去做這些觀測(cè)。而事實(shí)證明，南極是地球上絕對(duì)最好的地方，其次是智利的阿塔卡馬沙漠。
在那種環(huán)境下工作是什么感覺(jué)？
Chang：我們?cè)谀蠘O是因?yàn)槟抢锖芨稍铩＿@種干燥對(duì)我們的觀察是很好的。但是作為人類(lèi)，我們喜歡空氣中的一點(diǎn)點(diǎn)濕度。這是一個(gè)有點(diǎn)挑戰(zhàn)性的東西，也會(huì)干擾到每天的工作方式。
Bleem：是的，這里不是最適合人類(lèi)的。你的皮膚會(huì)開(kāi)裂。在南極，傷口不會(huì)愈合得很好。在那種干燥的環(huán)境中，對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)不是很好。實(shí)際上，我們有一個(gè)加濕器，在我們的一臺(tái)電腦上吹氣，使它運(yùn)行得更愉快。
你在阿貢實(shí)驗(yàn)室的工作與望遠(yuǎn)鏡有什么聯(lián)系？
Chang：在阿貢，我們?yōu)樘綔y(cè)器開(kāi)發(fā)了一種超導(dǎo)技術(shù)。這些探測(cè)器必須測(cè)量波長(zhǎng)相當(dāng)長(zhǎng)的光子--通常是一毫米、兩毫米、三毫米。典型的相機(jī)技術(shù)，如我們手機(jī)中使用的技術(shù)，即使被推到極致，仍然不能很好地看到這些光子。事實(shí)上，它根本就看不到它們。
所以我們必須制造一種新的技術(shù)來(lái)做到這一點(diǎn)。其核心是，這意味著了解和控制超導(dǎo)材料，然后對(duì)其進(jìn)行加工，以制造這些真正敏感的探測(cè)器，并制造大量的探測(cè)器。在阿貢，在研究基本材料和將其應(yīng)用于不同技術(shù)方面有一個(gè)強(qiáng)大的計(jì)劃。
Bleem：我們還將我們的探測(cè)器開(kāi)發(fā)與使用阿貢領(lǐng)導(dǎo)力計(jì)算設(shè)施中最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的所有工作緊密結(jié)合起來(lái)。因此，我們能夠進(jìn)行重要的理論預(yù)測(cè)，使我們能夠?qū)⑽覀冇媚蠘O望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行的觀測(cè)與不同宇宙學(xué)模型對(duì)我們應(yīng)該看到的東西的預(yù)測(cè)聯(lián)系起來(lái)。
因此，在阿貢有這種真正強(qiáng)大的相互聯(lián)系，不僅在宇宙學(xué)家和材料制造設(shè)施以及那里的科學(xué)家之間，而且還與我們偉大的計(jì)算專(zhuān)家聯(lián)系。
南極望遠(yuǎn)鏡由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)能源部高能物理辦公室、卡夫里宇宙學(xué)物理研究所、美國(guó)南極計(jì)劃和南極支持合同資助和支持。