科大构建大中华区首个量子光学摄影机
开拓天文物理及宇宙学前沿知识
19-03-2019
香港科技大学(科大)将透过创新手法,以「量子光学」技术构建一款新型天文摄影机,以探测于数十亿光年以外原本无法探测的讯号。这台摄影机有助解开天文物理及宇宙的谜团,包括透过分析黑洞附近的光讯号来源和变化以揭示当中的奥秘。

由诺贝尔物理学奖得主、科大赛马会高等研究院赵氏廷箴怀芳教授乔治.斯穆特所领导,这座摄影机的设计及建造属科大「宇宙物理及量子光学实验室」(实验室)其中一个研究项目。摄影机制成后,将会被移送到位于海拔2,750米的哈萨克斯坦Assy Turgen国家天文台,并获配置在当地的自动化望远镜上进行测试。斯穆特教授邀得纳扎尔巴耶夫大学、加州大学柏克莱分校以及巴黎大学的研究人员一同参与该计划。在哈萨克斯坦的测试完成后,摄影机将会运送至西班牙加那利群岛:一个拥有更清澈夜空的地方,进行主要的研究工作。

斯穆特教授表示,希望实验室的项目能有助提升香港在天文物理及宇宙学研究方面的实力,他谓﹕「量子光学跟影像学及光谱学有本质上的分别,有潜力为我们提供另一个了解宇宙信息的渠道。这款摄影机会为天文物理及宇宙学,以至物料研究及量子通讯方面带来重要影响。同时,我期望这项目会为香港带来机会,汇聚国际天文物理及宇宙学领袖,共同推进量子天文学迈向新纪元。」

虽然传统天文望远镜可让我们观测天文现象,但不能呈现光子(即光的最小单位)的微细活动及内在属性。而这些光子的信息,对天文现象的理解及阐释非常重要。因此科学家近日开始将原先只在粒子物理学才会用到、一种被称为「硅基光电倍增器」的量子光学技术,应用到天文学范畴上。

透过这种技术,科大将制作出大中华区首部量子光学天文摄影机,用以探测和分析光子的微弱讯号,以及包括其抵达方向、时间、波长与极化等特性。摄影机能够呈现的空间度与时间信息量,不但可以让我们及时监测到很多早于多年前已经出现、但一直成因未明的天文现象,如「快速电波爆发」、白矮星表层的对流活动或毫秒脉冲星等,更有机会助我们探究宇宙于不同时期的环境与状态。

斯穆特教授于2016年加入科大,是一名观测天文物理学及宇宙学的专家。他因发现宇宙微波背景辐射的黑体性质和各向异性,而与约翰·马瑟教授于2006年共同获颁诺贝尔物理学奖。

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香港科技大学(www.ust.hk)是国际知名的研究型大学,其科学、工程、商业管理及人文社会科学领域,均臻达世界一流水平。科大校园国际化,提供全人教育及跨学科研究,培育具国际视野、创业精神及创新思维的优秀人才。科大的研究于香港的大学教育资助委员会「2014研究评审工作」获得最多「世界领先」评级,亦于最新的《泰晤士高等教育全球年轻大学排名榜2018》中排行第一,而科大的毕业生在2018年度的全球大学就业能力调查排名第16位,位列大中华院校之首。

乔治.斯穆特教授(右一)及其学生

乔治.斯穆特教授(右一)及其学生

科大赛马会高等研究院署理院长戴自海教授(左一)、理学院院长汪扬教授(左二)、物理学系主任童彭尔教授(右二)及物理学系助理教授王一(右一)见证宇宙物理及量子光学实验室的成立。

科大赛马会高等研究院署理院长戴自海教授(左一)、理学院院长汪扬教授(左二)、物理学系主任童彭尔教授(右二)及物理学系助理教授王一(右一)见证宇宙物理及量子光学实验室的成立。

 

摄影机将于实验室中的无尘室组装,该环境的污染物控制水平与手术室无异。

摄影机将于实验室中的无尘室组装,该环境的污染物控制水平与手术室无异。

 

硅基光电倍增器

硅基光电倍增器

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