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走近引力波探测器之父:从小混混到科学家

2016-08-18 10:30 南方网

  领导大型科学项目

  在普林斯顿大学,Weiss在物理学家Robert Dicke的指导下做博士后,致力于引力的实验验证。随后,他于1964年回到MIT。Weiss说,作为一名资历尚浅的教职员工,他很少发表文章,也没有操心自己的事业。来自MIT的LIGO物理学家David Shoemaker表示,Weiss能获得终身职位,可能全凭他的教学工作——如果放到现在则肯定没戏。已从MIT退休的物理学家Bernard Burke同意这一说法。他介绍说,早期的Weiss是“一个快乐的喜欢摆弄小机械的人”,因此“不可能获得终身职位”。不过,Burke表示,Weiss很快扭转了局面。

  他将注意力从引力转向对所谓的宇宙微波背景(CMB)辐射的测量上。CMB辐射是一种无所不在但很模糊的无线电波,于1965年被发现,并且被初步认定为宇宙大爆炸产生的余辉。它通过宇宙无休止的膨胀,扩展成更长、更冷的波长。

  不过,在上世纪60年代末,这种关联仍然缺少充分的证据。来自宇宙大爆炸的辐射应当拥有一个表明辐射温度且峰值不对称的“热谱”。在长波段,一些团队观测到与绝对零度以上3℃的温度相符合的上升热谱。不过,在1968年,火箭测量结果发现了大量的较短波长辐射。其同热谱存在冲突,并且威胁到宇宙大爆炸假说。

  为探究该问题,Weiss和他早期带的研究生、如今已经退休的物理学家Dirk Muehlner建造了一台可搭载气象气球飞行并测量较短波长微波频谱的设备。1974年,在三次飞行和1次改造后,他们掌握了与热谱相符的确切数据,并且首次揭示了“泄露机密”的峰值。“这完全摧毁了火箭结果。”Burke表示,“在那些对微波背景感兴趣的人里,Weiss突然成了他们的明星。”

  CMB研究不仅为Weiss守住了终身职位,还推动他在更广泛的科学界中担任领导角色。1976年,美国宇航局(NASA)开始研制宇宙背景探测器(COBE)卫星,项目科学工作组则选择Weiss担任负责人。于1989年发射的COBE高度精确地测量了微波波谱,并且毋庸置疑地证明了CMB拥有热谱。它还探测到CMB温度中10万分之一的微小波动——在新生宇宙中出现且对宇宙学标准模型至关重要的极小的量子涨落痕迹。2006年,美国人John Mather和George Smoot分别因测量微波波谱和探测到这种波动而共享诺贝尔物理学奖。

  一些物理学家认为,Weiss应当分享这一荣誉。“这是一次接近成功的失败。”来自雪城大学的LIGO物理学家、上世纪80年代和Weiss在MIT共事的Peter Saulson表示。无论如何,Weiss对COBE的贡献证明,他能胜任曾认为自己非常不适合的角色:大型科学项目的领导者。“他是一个很好的合作者。”在NASA戈达德太空飞行中心工作的Mather表示,“他还擅长决定谁应当做什么,并且确保那个人获得应有的荣誉。”

编辑: 邹长森
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