現(xiàn)代宇宙學(xué)的主流理論認為，宇宙在誕生的極早期經(jīng)歷過一個極為短暫但異常迅猛的膨脹階段——宇宙暴脹，宇宙的尺度在萬億分之一秒的時間內(nèi)放大了億億億倍。這個劇烈的過程不但埋下了后來星系、星系團等宇宙結(jié)構(gòu)形成的“種子”，還激起了時空的漣漪——即原初引力波。

　　引力波是時空的波動。2015年，激光干涉引力波天文臺（LIGO）合作組宣布首個引力波的探測事例，這一劃時代的發(fā)現(xiàn)摘得了諾貝爾物理學(xué)獎的桂冠，開啟了人類引力波天文學(xué)的新紀元。目前已積累的幾十起引力波探測事例均源自大質(zhì)量天體，如黑洞、中子星的并合過程。原初引力波與之截然不同，它產(chǎn)生于138億年前時空的量子漲落，被稱為“宇宙嬰兒時期的第一聲啼哭”。至今，這些微弱的漣漪仍在宇宙間回蕩。

　　原初引力波承載著宇宙誕生的核心秘密。現(xiàn)代宇宙學(xué)對極早期宇宙提出了多種可能的圖景，例如：暴脹宇宙——宇宙在誕生后極短時間內(nèi)經(jīng)歷了一次指數(shù)級的超快膨脹；反彈宇宙——宇宙在經(jīng)歷一次收縮后反彈；循環(huán)宇宙——宇宙在膨脹和收縮之間周而復(fù)始的循環(huán)等。不同的理論模型對原初引力波的產(chǎn)生機制和強度也做出了不同的預(yù)言，因此，探測出原初引力波的存在與否、測量出原初引力波的強度，就如同獲得了解開宇宙誕生奧秘的鑰匙。此外，原初引力波是時空量子漲落被暴脹放大到可觀尺度的直接證據(jù)。探測到它，將是人類首次探測到引力的量子效應(yīng)，為證實引力子的存在提供有力的證據(jù)，關(guān)乎時空的本質(zhì)。

　　原初引力波經(jīng)過138億年的漫長時光已經(jīng)變得極其微弱。幸運的是，人們可以通過宇宙大爆炸的余暉，即宇宙微波背景輻射（CMB），來尋找原初引力波的蛛絲馬跡——原初B模式偏振。這種大尺度的、旋渦狀的偏振圖案，就像是原初引力波在CMB這張“底片”上留下的“指紋”，是其存在的最直接證據(jù)之一。LIGO等激光干涉儀探測引力波，如同架設(shè)了一臺“時空錄像機”，實時錄制了引力波引起的臂長變化；而CMB偏振望遠鏡探測原初引力波，則更像是拍攝一張來自宇宙早期的“化石照片”。

　　探測原初引力波對臺址環(huán)境要求十分苛刻，大氣層中的水汽會嚴重干擾對這種微弱偏振信號的精密測量，一般認為，觀測季可沉降水汽含量中位數(shù)低于2毫米的地方，是較為理想的臺址。縱觀全球，只有南極極點、智利阿塔卡馬沙漠、格陵蘭島和中國西藏阿里地區(qū)滿足這樣的條件。在冬季，阿里臺址氣溫將降至零下30攝氏度，可沉降水汽含量中位數(shù)在觀測季可達1毫米以下。

　　2025年4月，在海拔5250米的西藏阿里高原，我國的阿里原初引力波探測實驗（AliCPT）成功實現(xiàn)“首光”觀測。現(xiàn)已部署的阿里原初引力波探測實驗一期（AliCPT—1），在國際同類望遠鏡中有效口徑最大，可搭載探測器數(shù)量最多。目前，AliCPT—1已轉(zhuǎn)入科學(xué)觀測階段，它將在未來幾年持續(xù)掃描，在CMB的偏振信號中搜尋原初B模式的獨特印記。原初引力波的探索將為我們揭示宇宙最原初的樣貌，讓我們得以“聆聽”來自138億年前的回響。

　　（作者為中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、阿里原初引力波探測實驗首席科學(xué)家）

　　《 人民日報 》（ 2025年08月23日 06 版）