【引力波大会·问答视频】也许未来会出现一个10倍大的LIGO
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Q1
To Prof. Barry Barish：
►请问您如何看待中国搜寻暗物质、量子科学实验和引力波探测器这一系列太空任务？
2017年11月30日，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”的首批探测成果在《自然》杂志上刊发。
►Barry Barish：其中我了解最多的任务是寻找暗物质湮灭的伽马射线，在粒子物理和天文学中有一个重要的问题就是理解暗物质。其中最流行的理论之一认为暗物质是某种粒子，这些粒子可以在空间中湮灭，或者它们可以在粒子加速器中产生，或者它们可以通过直接探测暗物质来研究，对于模型而言最容易计算的就是算一下在加速器上会发生什么。但是迄今为止在加速器上没有看到暗物质，就是最大的CERN的加速器，所以我认为最早比较可能是在太空中发现暗物质，因此我认为这是个非常棒的实验。
CERN
一般来讲，对于你所说的一些其他的实验，在太空中做物理实验正越来越有吸引力，因为技术发展到一定程度可以在太空中做实验了，我们开始把更多的仪器放在太空中，因此无论其他几个的实验是否一样成熟，我不敢肯定，但是对于引力波，我们已经做了测试，并且显示了技术上可行，做到Kip Throne讲过的，在太空中探测一个截然不同频段的引力波，这大约会在2030年代实现。因此我认为对于实验物理学，接下来十年最好的地方之一就是太空中的实验，比如对于暗物质和引力波。
观众：谢谢
Q2
To Prof. Kip Thorne：
►什么是TZO？一个内部包含中子星的恒星？
►Kip Thorne： TZO（索恩-祖特阔夫天体）是一种假想的恒星，目前只有少量的观测证据，我们不确定它们是否存在，它是巨大的非常非常红的恒星，在恒星中心是一个我们一直在讲的中子星，这个大恒星始终保持高温，保持高温的一种方法是通过大恒星的气体渐渐落入中子星释放出重力势能。
另一种方法取决于这颗大的恒星有多大，大恒星的气体会通过对流循环，然后气体通过对流循环到中子星的表面被烧掉，这是据我所知预言的唯一一种核反应发生在对流区内的恒星。因为这种恒星是由名叫Thorne和Żytkow的人预言的，所以我们称之为索恩-祖特阔夫天体，简称TZO。但是只有一些不确定的证据表明它们的存在，但它们很久以前早在1976年就被预言了，我一直在等着想看到非常明确的证据。
Q3
To Prof. Barry Barish：
►您提到两个中子星碰撞产生了许多重元素，您能分析每种元素的准确的百分比，从而给出我们太阳系的元素组成吗？
►Barry Barish： 理论上是的，我刚才展示的正是那样的分析，但是我们只看到了一次中子星碰撞事件，所以我们不知道历史上有多少碰撞，它们发生的频率如何，它们距我们多远等等，我们知道的还不够多到足以去准确判断。原理上我们可以像你说的那样做，在观测到足够多的中子星碰撞后，很可能我们就可以对核物理有足够的了解从而做出预测。
【元素周期表】
我之前展示的那张元素周期表的图，使用了假设的中子星碰撞的频率，所以我常说这是种可行的解释。有趣的一点是，除此之外没有其他好的元素来源的解释，因此即使我们只看到了一个中子星碰撞的事例，我们或许可以相信那张图，但是正如我说的和你问的，我们还需要多的多的数据才能最后确定。
观众：非常感谢
Q4
To Prof. Rainer Weiss and Barry Barish：
您对于中国大型的科研设备建设有什么建议?
►Rainer Weiss：好吧，我没有完全明白你的问题，我必须说现在我想给一些中国在其他领域的方向的建议，但是也许你关心这个领域的一些事情。
我建议中国仔细审视一下我们所说的第三代探测器，我想在这个报告中我们没有谈论太多正在被构想的大工程。其中一个在欧洲，叫做爱因斯坦望远镜，建造一个三角形，每边10公里长，然后把它埋在地下，这是欧洲的计划，计划建在欧洲，由于埋在地下，借此可以减少地震的噪声。由于三角边有10公里长，你把它做的足够大，这样就可以探测宇宙学的东西，换句话说不只是用引力波研究局部的环境，而是开始利用引力波，研究宇宙整体，这将会非常非常有趣。
爱因斯坦望远镜示意图
还有另一个项目，这两个项目都还未最终确定，但是美国已经在考虑另一个项目了，这个项目是做一个与LIGO非常像但是更长的系统，它有40公里而不是4公里长，这提升了大约10倍的灵敏度，不需要新的设计，我们依然可以自然地得到10倍的灵敏度，如果我们做到10倍大，随着系统变大只有很少的噪声源会变糟，因此这是另一条研究宇宙学的途径，使用引力波探索整个宇宙。
我说一个有趣的问题，据我们所知这类探测器可以去检验的，例如目前我们并不知道Barry展示的那些黑洞，以及Barry展示的图片中那些我们测量到的这些三十倍太阳质量的黑洞来自哪里。人们通过X射线天文学看到了小型黑洞，但是这些我们一直看到的东西可能来自于非常大的恒星的塌缩，这是有可能的，它们可能来自于我们叫做球状星团的天体，它们是许多恒星聚集在一起，然后在球状星团中碰撞中产生大型黑洞，但是它们也可能来自于最早形成的一批恒星，红移大约是10或者6。
非常早期的恒星，就在宇宙降温到足够冷的时候，宇宙中的氢和氦开始产生第一批恒星，也许那样的大黑洞只来自于非常早的那批恒星。也有一些人甚至写论文认为，也许大黑洞在宇宙一开始就有了，我对此持怀疑态度但是也没有办法排除这种可能，所以一个问题就是这些大黑洞来自哪里。很有意思的是，当我们可以把宇宙看成时间的函数，看是否存在某个时间点，你看不到任何大黑洞，这个问题对于我刚才提到的那两个探测器而言是完全开放的问题。
►Barry Barish：我可以讲一下大型加速器的方案，目前最大的加速器在瑞士的日内瓦，我记得目前它大约达到了2%的最终潜力。它最重要的发现就是希格斯波色子，质量的效应就来源于希格斯玻色子，所以这个粒子很重要。
我对于中国的提议也非常熟悉，因为我在那个计划的国际专家委员会里面，远期规划大型项目非常困难，你需要尽力去做研发。由于这会是个大项目，它会有新技术，新的想法，还会花很多钱，所以必须要非常仔细地选择。因为时间跨度非常长，很重要的一点就是在弄清所有的科学之前就开始着手实验方案。我们刚才一直在讲下一代引力探测器的可能，但是很显然我们也开始对当前的探测器调研，当我们最终建造它，我们需要知道哪些是重要的科学，这就是大型粒子加速器的处境。
历史上大约有三代或者四代加速器，取决于你如何算。每一代加速器都为我们开启了理解粒子物理的新的大门，因此我们可以假设并且希望下一代加速器也可以做到这些。中国正在讨论的加速器的规模和前进步伐足够大到称之为下一代加速器了，我们还不知道在希格斯玻色子之后的科学是什么样的。
通常来说，问题在于，在粒子物理中我们有一个叫标准模型的理论（模型），它是一个模型，因为我们知道它还不是一个完整的理论。但是我们需要信息才能超越这个模型，可能我们可以得到那些信息，需要花与这个项目的研发差不多的时间，现在这样说还太早，但是现在才决定需要做的研发也应该已经很迟了，因此现在应当鼓励进行研发设计，无论如何在接下几年它们也会有用，这样当时机到来时才能做出理性周全的判断。
观众：谢谢！
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