大家好，我是国家天文台陆由俊。今天我们接着谈引力波，谈谈宇宙微波背景辐射实验探测原初引力波。
频率低于10-14Hz的极低频引力波，就几乎只有来自早期宇宙的原初引力波了。这种引力波来自于宇宙早期暴胀过程中由量子物理产生的张量型扰动。
原则上来讲，宇宙的原初引力波其实是在各个频率段都有分布的。但是较高频段的引力波的能量密度太低，计划中的空间引力波探测器直接探测到原初引力波的希望不大，但可能会获得上限限制。在极低频段原初引力波的能量密度相对较高，所以目前人们对原初引力波的探测主要从极低频开始着手的，也就是从宇宙微波背景辐射(CMB)的偏振中去寻找它的踪迹。
宇宙微波背景辐射是宇宙早期遗留下来的热辐射，随着宇宙的膨胀，至今已经红移到了微波波段。背景辐射光子与电子的散射是产生背景辐射偏振的主要原因。
宇宙微波背景辐射的偏振是可以分解为两种模式，一种叫做E模式，另一种叫做B模式。E模偏振是无旋的，好比电场一样，而B模偏振是有旋的，就好比磁场一样。不过在基本均匀的背景辐射光子中，要产生B模式偏振，仅有光子与电子的散射是不够的，还要求被散射的光必须是各向异性的，带有非零的四极矩。当原初引力波经过电子时，使得电子附近的时空发生变形，入射光就能产生非零的四极矩，被散射后的宇宙微波背景辐射（CMB）光子就能拥有了B模偏振。
图：CMB的E模与B模偏振示意图
从宇宙微波背景辐射的偏振测量中寻找原初引力波的实验主要有空间的普朗克(Planck)卫星、宇宙泛星系偏振背景成像(BICEP)实验等。
这里还有个有趣的故事，美国的BICEP团队曾经于2014年宣布探测到了来自宇宙早期的原初引力波所形成的B模偏振，以为自己率先探测到了“引力波”。可是没过多久，等普朗克卫星观测的CMB的数据发布之后，人们发现BICEP团队探测到的信号很可能是来自银河系尘埃辐射造成的偏振，原来是“空欢喜一场”。
我国也提出了自己的“阿里”计划来探测原初引力波，选址于西藏阿里天文台。研究表明，西藏阿里很可能是目前北半球最佳的CMB观测台址。目前“阿里”计划正在紧张的建设过程中，预计很快就要开展观测，有望获得北半球宇宙微波背景辐射的B模偏振观测和限制。
原初引力波的探测可以帮助人们找到更准确的宇宙学模型，特别是描述宇宙早期阶段的暴胀模型，深化人们对宇宙的创生和大尺度结构种子形成的理解，并为回答“宇宙是从哪里来”这一宏大问题提供新的数据支持。
《聆听五音俱全的引力波宇宙》结束语
除了我们前面介绍的常见的多个波段的引力波探测外，人们还提出利用类星体的天体测量学探测超低频的引力波，用波导、小型激光干涉仪等探测甚高频的引力波，还有人提出一系列宏伟的引力波探测计划，建造更加庞大更加灵敏的“耳朵”，比如发射航天器到木星绕太阳运动的轨道上甚至更远编队组成引力波探测器。一旦这些组合起来，人类也就几乎有能力覆盖引力波全波段的探测。
以前我们只能通过电磁波“看”这个五彩斑斓的宇宙，却很少通过引力波来“听”这个五音俱全的时空。我们完全有理由相信在不远的将来，引力波的探测也会迎来像今日的电磁波探测一样繁荣而常态化的景象。
我们会发现，自从宇宙创生的初啼起，经过基本粒子的形成，第一代恒星和黑洞的产生，星系和它们中心超大质量黑洞的形成和演化，直至今日，宇宙中无时无刻不在上演着激动人心的引力波“交响乐”。我们的听天巨“耳”对引力波的侦听将会“无远弗届”、“巨细靡遗”，我们对宇宙本质的认识必将会发生质的飞跃！
感谢大家的聆听，我是国家天文台陆由俊。
