采访LIGO Hanford观测站负责人Michael Landry    2017-01-19
 详细介绍

    2017年1月14日,在751D·PARK北京时尚设计广场,在2017极客公园创新大会上,LIGO Hanford观测站负责人Michael Landry和现场观众一起分享了“抓住引力波  意味着什么”主题演讲。

    演讲后,Michael Landry接受了媒体记者的采访。

    以下为采访速记:

    问:测到信号的瞬间您在干什么?

    Micheal  Landry:当时是凌晨三点,我还在睡觉。他们这套探测引力波的系统,是说,测到系统之后,他们会有一个检测的系统,检测到之后,发送了警报。后来我起床到了办公室,发现了新的消息。

    当时我们是第一次检测到了引力波,开始以为是测试信号,但后来发现不是的。因为,我们在检测信号之后,还要花上一段时间去验证。所以说,我到办公室的第一件事情去检测,这个信号到底是不是来自引力波,是不是系统自己的检测信号。

    问:当您发现这个不是检测信号,而是真是的引力波信号的时候,感想是什么?

    Micheal  Landry:非常激动,因为当时我们想法是从来没有看到形状这样好的信号。因为当时我们不确定真正的信号是什么样的,只是感觉这次检测到的信号比之前都强烈。之后,我们也是花了好几月的时间去验证,确定他不是测试信号,而是引力波信号。

    我们必须要确保这个信号不是来自于其他因素,比闪电和地球的震荡。花了很长时间,上百人一起去验证这个信号的真实性。

    问:那在发现检测信号的一年中,整个团队做了哪些事情?

    Micheal  Landry:当时是2016年的1月开始的,这一整年的时间都是去改进现有的设备,包括去提高整个检测仪器的精确度,保证这个L形圆筒的真空性和激光射线的纯度,保证他会在反射的过程中丢失。

    从2016年的11月30日开始,我们重启的这个项目,开始了第二轮为期6个月的检测。

    问:为什么选择假日这个项目?

    Micheal  Landry:其实最开始我博士是学的粒子物理学的,主要是研究整个宇宙的组成部分,包括粒子、质量。所以,我在加州理工大学的时候,是修了博士后的学位,需要去研究一个新的领域,这个也就是让我走上了搜寻引力波之路。对于我来说,其实和一些研究基本的力学是相似的。

    问:他们如何去相互作用?

    Micheal  Landry:有引力而相互作用,也是在这个路上走了17年。

    问:引力波在近期内会对人类有什么样的福利呢?

    Micheal  Landry:其实引力波之是我们理解宇宙的一个工具。在我们看来,通过引力波可以更好的了解黑洞之类的宇宙问题,是纯学术性质的东西。如果你说对制造新产品的好处,那现在是非常不明显的。 就是完全的学术上利益,不是一时可以看的见的。其实所有的发展都是取决于技术的进步,可以看一下LIGO的第一代的干设计设备。当时的技术,还是有很多不成熟的地方,我们去做了这样的设备,是因为我们对未来非常乐观。

    我们相信在未来,会有足够的技术去帮助我们降低北京的噪音,去提高整个设备的精确度,提高反射镜的精确度,就是因为相信这些信念,我们才做了第一代的设备,然后逐渐的进步,发展到第二代。

    我们遵循了一个自然的规律,一步一步的发展,最终设计了一个革命性的东西,发现了引力波。

    问:这个引力波的发现,会对我们造成什么影响?

    Micheal  Landry:他会改写整个现代的天文物理学,已经以前对于整个宇宙的了解,都是通过电磁波的,包括X射线和咖玛射线。很多的信息,都是来自于光,我们通过光学的原理去分析,但是LIGO所发现的信号,是来自于黑洞。从传统的光学检测设备来说,是发现不了黑洞的信号,只有引力波的观测台,才可以去检测到这些信号。

    因为之前我们一直从电磁学的角度去观察宇宙,但是在未来,我们有了LIGO,有了LISA,会去研究更多的观测引力波的信号,我们会更加了解整个宇宙的组成部分。

    问:在研究过程中,有没有面临到什么困难呢?

    Micheal  Landry:的确,其实我们总是在困难中,不断的进步,我们打造了这套观测设备,等于走在了整个行业的最前沿。实际上,我们永远不能事事都成功,可能会有一些需要改进的地方。

    所以说,这个和生活中处事原理是一样的,总是从失败中不断的学习,不断的进步,总会去做一些新的尝试,去找一些新的可能性,这也是我们的LIGO的研究原理。

    我们由NSF基金会所支持的,支持我们去做这些实验和尝试,我们从最开始的LIGO的建立,就是获得了基金会的支持,包括设备,人员等等,而且也获得了MIT和加州理工大学的支持。

    在这个过程中,我们也不断的改进LIGO的设备,从2008年开始建立,2010年到2014年开始尝试运营和改进。

    同时,还有来自于德国、英国、澳大利亚基金会的支持,这些都是公共基金会,对于我们研究科学来说也是非常重要的。

    问:您之前也提到,和很多不同的科学家都有合作,包括印度、日本,为什么会选择和这些国家的科学家合作呢?有什么考虑吗?

    Micheal  Landry:主要是我们要打造这样一个L形观测台,必须要找到一个合适的地理位置,而且希望这里是不受地球振荡影响的。

    因为在这种情况下,如果地球个的振荡信号会影响整个观测太的话,那信号的精度就不会准确。我们希望这个地方,是比较偏远的,但是又不能太偏远,我们毕竟还有要人员去前往到这个地方,去做研究,需要考虑很多综合的因素。

    同时还要获得土地使用的权限,因为我们现在希望整个观测台的架构,在不同的国家,不同的地区,希望能够去做更多的研究。我们还需要去考虑整个地理信号的来源,比如说是来自于南半球还是北半球。

    如果所有的观测太都是位于北半球的话,我们就不能检测到某一些黑洞的位置,这也是为什么我们选取了印度作为一个合作伙伴。谁的话,我们就可以收集,来自于美国欧洲的数据,同时也可以找到南半球的支持,就是来自于印度的数据。

    这样的话,有多方的数据支持,整个天空、宇宙对于我们来说,就会变得更小,我们检测的结果、定位就会更加准确。

    问:中国呢?

    Micheal  Landry:如果能和中国合作,就再好不过了。如果能在中国打造出一个L形的观测台,我们可以去考虑它的位置,如何能够最大化的去利用,现有的科学价值和能力。

    现在其实在中国也有一些相应的研究项目。我们整个LIGO的研究团队,也有很多的合作项目,包括和中国的一些学校进行合作。我也知道中国的一些院校正在做这种观测台的原形,去研究新的技术,让他们更加的敏锐,然后讲这种小型的原形渐渐的扩大,可能规模会比现有的观测台更大。

    问:其实现在在中国,也有很多的科学团队去检测引力波,之前听过吗?

    Micheal  Landry:我其实对于这些项目不是特别的清楚,但是我知道在北京有这样的科学家,他们对于引力波的检测非常感兴趣。但是,细节方面不是很清楚。

    问:团队中有中国的成员吗?工作方式是怎么样的?

    Micheal  Landry:其实专业的科学家,以及顶尖的科学家,都是希望能够去做一些针对于中子星和脉冲星的研究,还有对于黑洞研究,我们希望能够收集更多的来自于引力波的信号。包括两个旋转结合的中子星,我们会通过不同频段的观察,来获取更多结果。

    我也知道,目前很多中国的科学家,对这个领域都很感兴趣,在这个方面去研究引力波,关注于中心星,这也是未来我们会关注的重点。

    问:我是一个大学的学生,我的专业是计算机科学,我想知道LIGO是怎么样做一个信号的转变,让收集到的信号,变成我们现在听到的声音?

    Micheal  Landry:检测设备的信号是带有噪音的,我们需要有一定的软件去把它的噪音就消减掉,我们会通过相对论去建模,去建立一个大概的信号区间。我们当时是做了大概有25万的信号模型,研究在2个黑洞不断的旋转,最终结合在一起的时候,会发生什么样的情况?设计了很多的参数。

     我们把这写参数,转化成波形,然后将我们模型的波形和现有收集到的信号做对比。其实这个过程是非常重要的,需要使用到很多计算能力。我们需要去找出这个干涉器所收集到的信号,或者是一些证明引力波存在的信号。

    至于,手机这个声音,就简单得多了。我们通常会去做一些高通量或者低通量的处理,比如说,只选取固定的频段,去做一些线性的分析。刚刚我做演讲的时候,通过外方放出来的声音,大家也可以并到,其实非常响的。我们第一次听到的时候也非常的震惊。

     问:您刚刚也说过,这个项目会和其他国家合作,比如说日本和印度,你也提到,这个过程非常的棒,我想知道,目前需要解决对大的问题是什么?LIGO不会和其他的国家进行更深远的合作?

    Micheal  Landry:其实合作是非常顺利的,我们也和全国各地的机构科学家,都有合作,上千人,来自于世界各地,他们也都获得了一些基金会的支持。有些人是专注于计算的软件项目,有些人专注于硬件设备,也会专注于不同信号的手机。

    我相信这种不同进程的合作,也是科学发展的方向,这是一种开放式的合作。我也知道,目前很多的大学毕业生,他们也可以来LIGO去申请,加入我们这个各团队,我们会根据一个人的科学能力来考量。

    当然了,还是有很多技术上的细节需要进一步的攻克。合作本身是没有问题的,只是我们要通过合作去解决更多的问题。之前,我们是希望能找到引力波,现在找到了,我们就希望能够更广泛的应用他。

    问:我很好奇,能不能跟我描述一下,您工作的一天是什么样子?

    Micheal  Landry:现在有一些不同了,在第一轮周期的时候,我一天的工作主要是运行,主观测设备,现在我们需要研究我们获得的东西意味着什么。最开始我们是寻找各种可能性,去做各种猜想,去模拟引力波的信号。

    后来,真的找到了,我们就需要去验证。因为我们不能做盲目的猜测,必须要验证自己找到的东西是正确的。举个例子,我们有一个检测器,他其实有25万个不同的频道,而且里面包含了不同的检测设备,包括地震信号,红外信号的检测。

    所以说,LIGO不止的单收集引力波信号,还会收集所有的干扰信号,做最终精确的检测。这样的话,才能最终验证引力波信号的准确性。

    但是现在,我是转到了管理的岗位,所以更多的是考虑到观测台的运行,包括一些后勤的支持工作,保证每一个团队都正常的进行着他们日常工作,包括大家的工作环境,工作心情等等。

    问:您演讲的时候提到了大爆炸所放出来的信号,可能不是我们这一代人能够检测到的,提到的一个初始或者太鼓时期的引力波?

    Micheal  Landry:是的,我相信最终还是会有人检测到的它,收集到它的。但是在地面激光侧台,可能没有办法观测到这种信号,但是在未来是有可能实现的。我们现在不知道,是因为我们对于宇宙的了解还不够深。

    现在的检测设备,还是用微波来进行的,以前甚至都不是干涉器,我们总是观测来自于大爆炸的光,甚至通过一种极化的观测器去检测。但是在未来,我们会有更多的检测设备去检测到最初始的引力波。

    在这种情况下,我们就需要各种各样的检测设备,去收集到一些我们看不见的东西。比如说,大爆炸之后,我们现在研究的领域是30万年之后的事情了。因为当时大爆炸之后,整个宇宙太热了,没有办法形成氢原子和氧原子,所以那个时候我们没有任何光学的研究,因为那个时候,甚至光子都没有存在,但是那个时候引力波就已经存在了。

    所以,我们可以通过对于引力波的研究,进一步去看大爆炸时候发生了什么。引力波等于说,给我们打开了一个新的入口,去做更多针对物理的分析。LIGO检测到了引力波的信号,科学家也可能利用这个发现去做其他的研究。

    问:这个会利用到什么领域呢?

    Micheal  Landry::我们下一步的工作,是去做更多轮的观察周期,去研究黑洞以外的东西,也会关注与中子星,超新星,我们也会发表出这些数据,我们希望这个数据是公开的,这样全球的研究人员都可以下载到我们新的发现,然后去做进一步的研究。

    他们可以使用到这些数据和信息,去研究现有的东西。所以说,为了能够更好的促进科学的发展,我们肯定是会公开所有的数据的。现在,我们公布的是,2年的数据,而且整个数据还会不断的更新。我们已经收集到这几分钟,甚至是几十分钟的一些数据和信号,我们希望全球各地的科学家可以利用这些数据,去做一些有意思的研究,然后进行他们自己的成果发布,而且我们也发现,其实现在有很多的新论文发现,都是基于我们针对引力波的研究所产生的结果。我们可以去做更广泛的研究,比如说其他的粒子,去研究宇宙的其他组成部分。我也非常开心看到很多研究是基于我们LIGO发现的,能看到LIGO的数据被这么多科学家所引用,成为那进一步研究的基础,非常的欣慰。

 

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