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    諾貝爾物理學獎得主亞當·里斯講述來自宇宙膨脹的驚奇發現

    文章來源: 發布時間: 2022-07-12 【字體:      

      第23屆國際廣義相對論和引力會議于7月4日至8日以線上線下相結合的方式在中國召開。這是這個國際引力學界三年一度的系列學術盛會首次在中國召開。這次會議由中國科學院理論物理研究所主辦,并和中國物理學會引力與相對論天體物理分會2022年學術年會合并召開,會議的線下部分在中科院物理所長三角物理研究中心舉行。 

      作為本次會議的公眾報告,來自美國約翰·霍普金斯大學的2011年諾貝爾物理學獎獲得者Adam Riess(亞當·里斯)教授在2022年7月7日早上9點做了題為“Surprises from the Expansion of the Universe(來自宇宙膨脹的驚奇發現)”的科普報告,并解答了多名聽眾的熱烈提問。報告由中國科學院理論物理研究所所長、中國科學院院士蔡榮根主持。

      蔡榮根院士主持報告 

      在報告開始前,蔡榮根院士首先簡要介紹了Adam Riess教授。他是約翰·霍普金斯大學Bloomberg杰出教授和Thomas J. Barber太空研究教授,并兼職于太空望遠鏡科學研究所。他是一位觀測宇宙學家,同時也是美國國家科學院院士。他曾獲得過麥克阿瑟獎金、物理突破獎、愛因斯坦獎章、邵逸夫獎和格魯伯宇宙學獎。他關于宇宙加速膨脹的觀測為他贏得了2011年諾貝爾物理學獎。

      蔡榮根院士隨后介紹了Adam Riess教授最近二十年對哈勃常數堅持不懈的測量,特別是他所領導的SH0ES團隊借助距離階梯對哈勃常數的最新測量與普朗克衛星給出的宇宙學標準模型中的哈勃常數存在超過5個標準偏差的沖突,這對宇宙學標準模型提出了嚴肅的挑戰。

      諾獎得主Adam Riess教授做公眾報告  
     

      Adam Riess教授首先介紹了去年年底由HST、SH0ES和Pantheon+等三個團隊聯合給出的對哈勃常數局域測量到目前為止最精確的結果,并以此引出哈勃常數危機。 

      Adam Riess教授接著介紹了宇宙加速膨脹的基本背景,并介紹了如何用局部距離階梯方法對哈勃常數進行模型無關的直接測量。局部距離階梯方法包含了三段距離階梯,第一段距離階梯利用三角視差法、脈澤星和分離的食雙星等幾何錨定分別測量銀河系、NGC4258和大麥哲倫星系內的造父變星的距離;然后利用這些已經定標的造父變星,在第二段距離階梯上測量37個同時存在造父變星和超新星的宿主星系內共42顆Ia型超新星的距離;最后利用這些已經定標的Ia型超新星,在第三段距離階梯上測量處于哈勃流上的277顆Ia型超新星的距離。利用這些Ia型超新星的距離和紅移關系,我們就可以直接測量哈勃常數。 

      Adam Riess教授隨后逐一分析了在這三段距離階梯測量過程中可能的測量誤差和系統誤差,并對幾個經常被問及的問題進行了解答,包括(1)銀河系外造父變星是否和我們銀河系內的造父變星性質類似?(2)哈勃空間望遠鏡對造父變星的測光是否可靠?(3)造父變星的聚集背景是否會減弱哈勃常數的測量準確度?(4)造父變星的金屬豐度是否會減弱哈勃常數的測量準確度?(5)造父變星和紅巨星支頂端的距離測量是否一致?(6)距離階梯測量的不同錨定是否一致?(7)我們是否生活在一個巨大的空洞中?(8)距離階梯末端的Ia型超新星會有什么不同嗎?(9)我們能夠通過改變每個宿主星系內的塵埃消光律來解決哈勃常數危機嗎?

      Adam Riess教授最后指出了解決哈勃常數危機的兩種可能方案,一種是存在超出標準宇宙學模型的新物理,另一種是局部測量存在某些未知的系統誤差。他特別提到了最近發射的詹姆斯·韋空間望遠鏡和將來蓋亞衛星和激光干涉引力波天文臺的新數據發布,以及即將發射的歐幾里得衛星,它們都將對哈勃常數危機的最終解決帶來新的契機。 
       來自線上線下的聽眾提出了許多有趣而富有啟迪的問題,Adam Riess教授逐一進行了解答。這些問題包括我們的宇宙是否可能是各向異性的,SH0ES組和CCHP組對紅巨星支頂端的距離測量為什么會有3%的不一致性,以及對最近有關Ia型超新星宿主星系的塵埃性質的研究的看法等等。 

      本次報告通過zoom、視頻號、B站、蔻享學術、科學網、抖音、微博等多個平臺同步直播,來自線上線下共計16萬余人次聆聽了報告。蔻享學術、科學網、中國科訊、中科院高能所、《現代物理知識》雜志等提供了媒體支持。

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