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科大製「量子光學」攝影機析黑洞

2019-03-20
■喬治.斯穆特(中)及多名科大學者見證宇宙物理及量子光學實驗室的成立。 科大供圖■喬治.斯穆特(中)及多名科大學者見證宇宙物理及量子光學實驗室的成立。 科大供圖

香港文匯報訊(記者 高鈺)由諾貝爾物理學獎得主、科技大學賽馬會高等研究院趙氏廷箴懷芳教授喬治.斯穆特領導下,科大將透過創新手法,以「量子光學」技術構建一款新型天文攝影機,以探測於數十億光年以外、原本無法探測的訊號。透過分析黑洞附近的光訊號來源和變化,有助科學家解開天文物理及宇宙的謎團。

傳統天文望遠鏡可以觀測天文現象,但不能呈現光子(即光的最小單位)的微細活動及內在屬性,而這些光子的資訊,對天文現象的理解及闡釋非常重要,故科學家近日開始將原先只在粒子物理學才會用到、一種被稱為「矽基光電倍增器」的量子光學技術,應用到天文學範疇上。

大中華區首部 可測微弱訊號

透過這種技術,科大將製作出大中華區首部量子光學天文攝影機,用以探測和分析光子的微弱訊號,包括其抵達方向、時間、波長與極化等特性。攝影機能呈現的空間度與時間資訊量,不但可以及時監測到很多早於多年前已經出現、但一直成因未明的天文現象,如「快速電波爆發」、白矮星表層的對流活動或毫秒脈衝星等,更有機會助人類探究宇宙於不同時期的環境與狀態。

上述攝影機的設計及建造屬科大「宇宙物理及量子光學實驗室」其中一個研究項目。攝影機製成後,將會被移送到位於海拔2,750米的哈薩克Assy Turgen國家天文台,並獲配置在當地的自動化望遠鏡上進行測試。

領導上述項目的斯穆特邀得納扎爾巴耶夫大學、加州大學柏克萊分校以及巴黎大學的研究人員一同參與計劃。在哈薩克的測試完成後,攝影機將會運送至西班牙加那利群島,由於當地有清澈的夜空,有利相關研究工作。

斯穆特表示,希望實驗室的項目有助提升香港在天文物理及宇宙學研究方面的實力,「量子光學跟影像學及光譜學有本質上的分別,有潛力為人類提供另一個了解宇宙資訊的渠道。這款攝影機會為天文物理及宇宙學,以至物料研究及量子通訊方面帶來重要影響。」

2016年加入科大的斯穆特,是一名觀測天文物理學及宇宙學的專家,因發現宇宙微波背景輻射的黑體性質和各向異性,與天體物理學家約翰.馬瑟於2006年共同獲頒諾貝爾物理學獎。

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