世界上最大的单一口径射电望远镜正准备向世界各地的天文学家开放，开启高灵敏观测的时代，并有助于寻找引力波，探测被称为“快速射电暴”（Fast Radio Bursts，FRB）的无线电波暴发。位于中国南方的500米口径球面射电望远镜（FAST）刚刚通过了一系列技术和性能评估，预计中国政府将在下个月批准全面投入运行。 这个复杂的项目有着全新的设计、地理位置偏僻，最初很难吸引员工，但其对科学的回报是巨大的。FAST收集射电波的范围是波多黎各阿雷西博天文台的两倍。它体积巨大，可以探测到宇宙中一系列发射源发出的极其微弱的射电波射电波、脉冲星又或者是遥远星系中的氢元素。它还将探索射电天文学的前沿——利用无线电波定位可能孕育外星生命的系外行星。 自2016年开始测试以来，只有中国科学家参与研究望远镜的初步数据。但是上海天文台台长、中国科学院FAST监督委员会联合主席沈志强称世界各地的研究人员都将有机会获得观测时间。 在测试阶段，该望远镜发现了100多颗脉冲星。 天空之眼 这座耗资12亿元（1.71亿美元）的望远镜也被称为“天眼”，建造在中国西南部贵州省大窝凼洼坑中。其500米宽的碟形天线由大约4400块独立的铝制面板组成，2000多台机械绞盘操纵姿态，可以聚焦天空的不同区域。虽然它比其他一些顶级射电望远镜的观测视野小，分辨率也比阵列望远镜低，但FAST的尺寸使它具有独特的灵敏度。 2019年8月和9月，FAST探测到来源于121102号天体的数百次FRB，其中许多爆发太微弱，其他望远镜观测不到。虽然没有人知道这些暴发的成因，但拥有的脉冲越多，我们对它们的了解就越多。 FAST一次只能探测天空的一小部分，因此不太可能发现许多新的FRB。这些FRB转瞬即逝，出现在看似随机的位置。但是德国波恩马克斯•普朗克射电天文学研究所的天文学家Laura Spitler说，该望远镜“令人印象深刻的灵敏度”将有助于详细追踪来源。重复的观测可以让科学家了解FRB产生的环境，并确定暴发的能量是否相同，或者是否以固定的模式重复发生。 美国摩根顿的西弗吉尼亚大学射电天文学家McLaughlin说，FAST还将推动一项国际合作，研究如何在引力波横扫银河系时发现它们。国际脉冲星计时阵列正在使用分布在世界各地的射电望远镜监测脉冲星的常规爆发，寻找能够揭示这些低频引力波经过时引发的畸变。预计到2030年代，FAST积累了足够多的测量数据，可以研究这种波的某个来源，例如超大质量黑洞的碰撞。那将是FAST真正大放异彩的时刻。 李迪对太阳系外行星的研究非常感兴趣。虽然目前还没有通过射电辐射探测到系外行星，但是FAST可以发现微弱极化波，这使它有机会实现突破。极化的射电信号可能来自具有磁场的行星，如果该磁场与地球上的磁场相似，就可以保护潜在的生命源免受太空辐射，并形成大气层。 在FAST的宽光束中识别一颗行星是巨大的挑战，因为它们的信号非常微弱。但李迪团队希望通过增加36个5米宽的碟形天线来提高该望远镜的性能。他说尽管这些碟形天线成本相对较低，但加在一起可以将FAST的空间分辨率提高100倍。 李迪希望FAST操控可以尽快转移到贵阳市正在建设的耗资2300万美元的数据处理中心，这将有助于吸引更多的工程技术人员。 现在，该团队面临的最大障碍是如何存储和处理望远镜即将产生的海量数据。团队正在与中国谈判，获得更多资金用于数据存储。评估会的成功举办肯定会对此有所帮助。 查看详细>>

2018年1月，科学发文评论称中国的上海超强超短激光（SULF）能量强大到可以撕裂真空。SULF激光装置采用基于大口径钛宝石晶体的啁啾脉冲放大技术路线。2016年，SULF实现了5.3拍瓦激光放大输出，2017年底取得进一步的突破，成功实现了10拍瓦激光放大输出。虽然脉冲非常强大，但持续时间非常短，不到万亿分之一秒。研究团队还在升级激光器，希望在2018年打破自己保持的10拍瓦的纪录。SULF装置计划于2018年底全面建成并对用户开放。这并不是结束。研究人员还在计划建造100PW的超强激光站（Station of Extreme Light，SEL），它的功率强大到足以“撕裂真空”。 到2023年，科研人员有可能将激光器放在地下20米的地方，使研究对象处于极端温度和压力下进行试验，这对于天体物理学家和材料科学家来说非常有吸引力。但更具吸引力的是，如此强的激光可以摧毁空气中的电子和反物质对应物——正电子。核武器已经证明了物质可以转化为巨大的热能和光能，但相反的过程却不容易实现，SEL提供了一个研究该问题的可行方案。 斯坦福大学的原子物理学家Philip Bucksbaum教授认为，中国在100拍瓦激光的研制方面已经处于“绝对领先”的位置。但是竞争也很激烈，未来几年欧洲极端光设施的10拍瓦激光将启动建设，且最近提出了建设100拍瓦激光的目标。俄罗斯物理学家制定了180拍瓦激光的设计计划，并期望于2026年建成。日本科学家也提出了30拍瓦激光的建设建议。 但是，中国SEL有可能成为世界首台建成的100拍瓦激光器。2017年7月，国际科学家委员会认为SEL的概念设计是“毫不含糊和令人信服”的。SULF的首席科学家李儒新表示希望能得到政府1亿美元的支持，而且这台设施将作为一台国际化的设施向全世界开放。美国罗彻斯特大学的Jonathan Zuegel教授说，中国仍有许多技术要追赶，且正在快速赶上。 查看详细>>

2018年12月12日，《自然》杂志刊发了“中国的恒星探测地位”一文，评价FAST射电望远镜将把中国射电天文学家推向全球领先地位，下面是该文部分节选。 FAST射电望远镜项目耗资12亿人民币（折合1.8亿美元），是中国的一项大胆投资，该项目的射电天文学家运行着这一世界级设施，而国际科学界竞相使用它。这是一个富有挑战性的角色。FAST运营方中国科学院国家天文台（NOAC）射电天文学部门的首席科学家及负责人李菂表示：“相比较而言，我们的团队尚缺乏经验。” 由于射电天文学的探测现象发出的信号较弱，严重依赖于具有大信号采集面积的大型设施。天文学家可以整理世界各地天线的探测结果以提高分辨率。李表示，相互依赖的关系使得射电领域比光学领域更愿意开展国际合作。这也让FAST有幸马上发挥全球影响力。 近年来，中国已经超过英国成为高质量天文学和太空研究方面世界第二多产的国家，2017年的指标仅次于美国。尽管观测设施受到一些限制，但它在理论太阳物理学和太阳及其行星磁场的复杂模拟方面表现出色。 该设施于2016年竣工，虽然目前仍在调试阶段，但已经发现了44颗脉冲星——在超新星爆炸中形成的中子星。中子星强大的磁场使发射的电磁波随著中子星的自转，以脉冲的形式出现。FAST可以探测到两倍于已知脉冲星总数的数量。它也非常适合绘制恒星之间的气体云图以及监听外星文明信号。 下一个挑战是顺利完成FAST的调试工作，并极有希望于2019年投入运行。FAST的独特天线由4450块面板组成，其中一些面板通过制动器能旋转成一定角度——在山坡上用绞车调整望远镜的焦距，增加对主轴以外更大范围信号的敏感度。但是保持对它们的精确控制也具有难度。 中国监管的特殊性意味着FAST陷入了投资低潮期：其建设资金已经耗尽，在它最终通过国家发展和改革委员会的审查之前无法获得运营资金支持。现在的权宜之计是依靠中国科学院国家天文台（NOAC）及其上级机构中国科学院资助。这意味着该项目还没有收到为收集大量数据做准备的任何资金。该小组一直在努力获得初步结果，但对外部用户至关重要的大部分数据处理通道还有待开发。 当向全球用户开放后使用申请者将不会在少数。“它将成为一台最了不起的仪器，”位于阿姆斯特丹的荷兰射电天文研究所的天文学家Jason Hessels说道。他希望FAST的研究重点投向最近的超新星爆炸，寻找潜在中子星发出的微弱辐射。这项研究可能会发现一类新生中子星——中子星发出的无线电波爆发不是由于它们的自转，而是由于其磁场的衰减。 查看详细>>