项目背景与意义 - 原初引力波探测被公认为重大基础科学前沿 是检验宇宙起源理论的关键实验 [8] - 原初引力波产生于宇宙诞生之初 承载宇宙诞生的核心秘密 是宇宙暴胀时期的时空量子涨落产生的遗迹 [10] - 探测原初引力波可帮助理解宇宙起源 检验暴胀 反弹等宇宙理论 [10] - 全球共有3个原初引力波探测实验基地 阿里站是北半球首个高海拔基地 填补中国在该领域空白 [15] 技术突破与设备性能 - 阿里原初引力波一号望远镜是同类型中有效口径最大 通光量最大 可容纳探测器数量最多的望远镜 多项性能国际领先 [16] - 望远镜采用低温超导探测器等尖端技术 推动中国在先进高灵敏度探测技术 低温读出电子学等领域发展 [16] - 实验实现多项关键技术突破 对原初引力波科学 低温超导探测器研制 CMB数据分析等领域起重大推动作用 [16] - 望远镜成功获取月球和木星辐射的150吉赫兹频段清晰图像 标志中国在该领域迈出关键一步 [8][15] 建设历程与国际合作 - 2014年提出中国首个原初引力波探测实验AliCPT 2016年底正式启动 2017年3月观测站基建动工 [11] - 观测站位于西藏阿里地区海拔5250米山顶 占地面积5000平方米 建筑面积800平方米 [12][15] - 项目由中国科学院高能物理研究所牵头 联合国内外16家科研机构开展国际合作 [17] - 二期计划已提上日程 将对望远镜升级并增加探测器数量 部署低频望远镜 [17] 环境挑战与选址原因 - 选址阿里因大气透明度高 水汽含量低 能清晰捕捉原初B模式偏振信号 [13] - 施工面临高海拔缺氧 强烈紫外线 极端大风 极低气温等挑战 施工季仅每年5月至10月 [13][14] - 科研人员需背负便携式吸氧机工作 平原地区简单工作在此需数倍时间和体力 [6][14]

宇宙暴胀理论与原初引力波 - 宇宙暴胀发生在诞生极早期 尺度在万亿分之一秒内放大亿亿亿倍[1] - 暴胀过程埋下星系和星系团形成的种子并激发原初引力波[1] - 原初引力波产生于138亿年前的时空量子涨落 被称为宇宙婴儿时期第一声啼哭[1] 原初引力波的科学意义 - 承载宇宙诞生核心秘密 可区分暴胀宇宙/反弹宇宙/循环宇宙等理论模型[2] - 是时空量子涨落被暴胀放大到可观尺度的直接证据[2] - 探测成功将首次证实引力量子效应 为引力子存在提供关键证据[2] 探测方法与技术要求 - 通过宇宙微波背景辐射(CMB)寻找原初B模式偏振信号[2] - 观测要求可沉降水汽含量中位数低于2毫米[3] - 全球仅南极极点/智利阿塔卡马沙漠/格陵兰岛/中国西藏阿里满足台址条件[3] 中国阿里探测项目进展 - 阿里台址观测季可沉降水汽含量中位数达1毫米以下[3] - AliCPT-1望远镜于2025年4月在海拔5250米西藏阿里实现首光观测[3] - 具备国际同类最大有效口径和最多可搭载探测器数量[3] - 已转入科学观测阶段 将持续扫描CMB偏振信号寻找原初B模式印记[3]

宇宙暴胀理论与原初引力波 - 宇宙在诞生极早期经历暴胀阶段 尺度在万亿分之一秒内放大亿亿亿倍[1] - 暴胀过程埋下宇宙结构形成种子并激发原初引力波 被称为宇宙婴儿时期第一声啼哭[1] - 原初引力波产生于138亿年前时空量子涨落 与LIGO探测的黑洞中子星并合引力波截然不同[1] 科学价值与探测意义 - 原初引力波承载宇宙诞生核心秘密 可区分暴胀宇宙 反弹宇宙 循环宇宙等理论模型[2] - 探测原初引力波是时空量子涨落被暴胀放大的直接证据 关乎引力子证实和时空本质研究[2] - 通过宇宙微波背景辐射CMB寻找原初B模式偏振 这是原初引力波在CMB底片上留下的指纹证据[2] 探测技术与环境要求 - 探测需满足可沉降水汽含量中位数低于2毫米的台址 全球仅南极极点 智利阿塔卡马沙漠 格陵兰岛和中国西藏阿里符合条件[3] - 阿里台址冬季气温零下30摄氏度 可沉降水汽含量中位数可达1毫米以下 环境指标优越[3] - CMB偏振望远镜探测原初引力波类似于拍摄宇宙早期化石照片 与LIGO实时录制臂长变化技术形成互补[2] 中国阿里探测项目进展 - 阿里原初引力波探测实验AliCPT于2025年4月在海拔5250米西藏阿里实现首光观测[3] - AliCPT—1期在国际同类望远镜中有效口径最大 可搭载探测器数量最多[3] - 项目已转入科学观测阶段 未来几年将持续扫描CMB偏振信号搜寻原初B模式印记[3]