天河中学罗家伦助力发现引力波!

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2016年2月11日,美国国家自然科学基金会携加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织(LSC)的专家向全世界宣布:美国的LIGO(激光干涉引力波观测站)首次直接探测到了引力波。
引力波是一种“时空涟漪”,如同石头被丢进水里产生的波纹。100年前爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。但是由于通常引力波的产生非常困难,地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进,发出的引力波功率仅为200瓦,还不如家用电饭煲的功率大。而较强的引力波波源距离地球都十分遥远,传播到地球时变得非常微弱。寻找引力波好比科学上的登月项目,使得引力波一直徘徊在科学家的“视线”之外。
广州市天河中学2012届毕业生、现就读Carleton college四年级学生罗家伦作为发现引力波团队的重要成员之一,参加了2月11日的新闻发布会。在发布会上,他与团队负责人Nelson Christensen教授一起接受了媒体的采访。
据<<物理学评论通讯>>介绍,由分别相当于36个、29个太阳质量的两个黑洞合并成62个太阳质量,3个太阳质量的能量以引力波的形式在不到1秒的时间内释放,产生的引力波信号经过13亿年的旅行于2015年9月14日抵达地球,被激光干涉引力波观测站(LIGO)的两个探测器以7毫秒时差先后捕捉到。
罗家伦介绍说,他所在的团队50余人主要负责探测器测量的数据处理。仪器探测到了成千上万的数据,罗家伦所在小组需要运行程序来分析探测的引力波候选信号哪些是引力波。他们通过统计分析,寻找统计显著的数据,最终找到信度高达99.99995%的<<物理学评论通讯>>介绍的那个引力波。
引力波的发现是物理学界里程碑式的重大发现,由此,爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”被找到了!当人们分析携带能量和信息的引力波时,能够回望宇宙大爆炸最初瞬间,从而检验宇宙大爆炸理论正确与否。一场新的天文学革命必将引发!
罗家伦在广州市天河中学就读的6年期间,聪颖好学,综合素质发展非常全面。除学习成绩优异之外,他参与设计的“舞狮机器人”曾获得全国机器人比赛一等奖,作为优秀毕业生,2012年他同时被美国Carleton college和中国中山大学等名校录取。
进入美国Carleton college就读后,2013年大二暑假,罗家伦就已经跟随研究团队开始了寻找“引力波”的历程。在LIGO升级之前,他已经尝试进行了寻找第五次和第六次数据中的引力波;设备升级后,他将重点放在寻找引力波的光谱对应物,力图提升引力波的信度。功夫不负有心人,在团队的协作下,他们终于找到了引力波,证实了爱因斯坦100年前的预言!
2016年2月11日,美国的LIGO(激光干涉引力波观测站)首次直接探测到了引力波。记者了解到,在整个项目中,广州市天河中学2012届毕业生、现就读卡尔顿学院文理学院四年级的罗家伦作为发现引力波团队的重要成员之一,参加了2月11日的新闻发布会。
昨日上午,罗家伦通过视频连线接受广州多家媒体采访。
记者昨日和罗家伦进行了视频连线,他告诉记者,自己从大二开始参与项目。记者在采访中发现,这位“喜欢坐第一排”的男生其实是一个“非典型理工男”,平时喜欢弹弹钢琴,爱看《三体》、《星球大战》等科幻作品,下学期还准备开一场音乐会。他透露,未来将继续读研究生,如果有机会会回国发展。
谈引力波:
“有生之年发现了引力波非常浪漫”
罗家伦介绍,LIGO(激光干涉引力波观测站)实验其实从1992年被提出,一直进行到现在。“到目前为止,我参与了两年多,我的工作内容并不复杂,主要是用算法和程序分析已经存档的数据,并且对分析过程进行自动化。其中一部分分析是寻找噪音并且报告给在LIGO观测站的负责人以便他们排查问题。”
对于为何会进入项目,罗家伦表示,在美国,本科生参与科研项目是十分平常的。“基本上教授的准则是只要你感兴趣并且愿意学习,都可以参加。我的导师是数据分析团队的一个分支,刚好我对这方面有兴趣,就有幸参与其中。”罗家伦说,对于整个实验来讲,最难突破的应该是提升仪器的灵敏度,以达到能够探测出引力波的程度以及用有限的计算机来分析庞大的数据。
在罗家伦眼里,任何一点小小的突破都会让人印象深刻,“作为本科生来说,其实做的工作还是比较简单的,我记得有一次和一个博士生一起推导某一种天文事件数值的公式,最终被发表了,还是挺开心的。这个公式其实是引力波的一种形式,尽管这次探测到的并不是这种形式,但相当于多了一个可以验证引力波信号的形式,这也让我不断拓宽自己的学习道路和研究领域。”
罗家伦还说,“能够在有生之年发现了引力波本身非常浪漫的,这直接证明了爱因斯坦的广义相对论的预测。”
昨日上午,罗家伦通过视频连线接受广州多家媒体采访。连线成功后,罗妈妈对着ipad向远在大洋彼岸的儿子喊话。
谈学习与生活:
“没想象中枯燥,下学期计划开音乐会”
尽管罗家伦在国外参与了引力波的项目,但他认为国内的学习为日后的研究打下了一定的基础,“国内学习可以说打下了良好的数学物理基础,同时国内的学习经历让我变得更加耐心。当在推公式时我可以静下心来,耐心对于写码和排查故障来讲是非常重要的。”不过他也表示,美国的学习自己可以更自由地去做想做的事情,比如做本科生与教授一起科研的项目,同时美国的学生更加敢想,思维更加大胆。
罗家伦透露,自己喜欢的科幻作品包括《三体》、《星球大战》、《火星救援》等。他还说,其实平时的生活并没有想象中的那么枯燥,“在学校继续学习钢琴,下学期准备和另外一名大三的同学在学校开一场音乐会,没事也打打游戏。”
谈未来:
“有机会要回国,好吃的都在国内”
作为一名即将毕业的大四学生,罗家伦目前正积极准备毕业论文的撰写,对于未来,他也有着自己的打算,“我想继续读研究生,但专业方向还没有定,不过应该会继续做科研,在哪里还不确定,要看自己的兴趣、能力和项目。”他还打趣到,“如果有机会的话要回国,好吃的都在国内呢。”
对于项目下一个阶段的重点,罗家伦则透露,项目将继续提升仪器的灵敏度,同时开始尝试用引力波来观测黑洞等各种天文事件。
老师眼中的罗家伦:“总比别人多想一步”
其实罗家伦的科学素养从小就得到了培养,罗妈妈李粤海告诉记者,对于孩子的兴趣家里十分支持,“小时候家伦就比较喜欢天文方面的书籍,当时180元的书都会买给他,最主要是让他多看书,晚上还陪他去看星星,看月亮。我的父亲是隧道专家,也会经常教教他科学知识,在家里还给他建了一个小小的实验室,买点试管、试瓶,在家教他一些简单的实验。”
对于家庭教育,李粤海认为“开明教育”是她做得最正确的一件事,“高考时孩子被中山大学和国外的大学同时录取,去国外是孩子自己的选择,其实从高二开始,他就说要去美国留学,对于家长来说就是财力上支持他。”李粤海说,自己从小就比较信任孩子,她认为孩子迟早需要自己去做决定,较为开明的教育可以让孩子以后到社会上更好地生存。
而在老师眼里,罗家伦想问题总比别人多一步,“家伦想的问题总比别人多一步,高中的时候其实没有学现在所学的广义相对论,但上课的时候会涉及物理的前沿,他就非常有兴趣,会买很多广义相对论的书来看,而且他上课非常认真和虚心。”物理老师谈婳告诉记者,罗家伦不仅学习成绩好,情商也特别高,每年都会回学校找老师,还特别关心学弟学妹。
罗妈妈接受媒体采访时表示,自己对儿子的教育“不严不松”,采取开明政策。
2月15日上午,新华社、中国新闻网、广东电视台、广州电视台、广州日报等18家国家、省市知名媒体齐聚广州市天河中学,对身在美国的罗家伦同学进行了连线视频采访。
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中大牵头国内引力波探测工程
“天琴计划”预计20年投入150亿,部分关键技术研究已有进展
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中山大学天文与空间科学研究院院长李淼介绍,中国目前在进行的引力波研究,主要还是胡文瑞等科学家将要参加的ELISA项目,而中国本土的“天琴计划”还在进展中,还没能获得政府部门的立项,目前还不能确立未来的发展方向。李淼表示,引力波的发现,会进一步刺激各国的研究进度,世界各地的引力波研究计划将很快推进,中国本土研究的进展也会加快。
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