新项目将使用位于智利阿塔卡马沙漠的三台强大望远镜组成的西蒙斯阵列系统，以及阿塔卡马宇宙学望远镜(见背景)，以更好地了解早期宇宙。由Nate Stebor拍摄

耗资4000万美元的新天文台将探测宇宙的最初时刻

物理学家非常清楚大爆炸之后发生了什么，以及支配宇宙的物理定律。这是宇宙在事件发生后的一亿亿亿亿亿分之一秒后的样子，这仍然是一个谜。智利阿塔卡马沙漠的一个新天文台可能是了解这一情况的关键。

它被称为西蒙斯天文台，由西蒙斯基金会和海辛-西蒙斯基金会资助，总额为4000万美元，将涉及一个研究人员联盟，包括来自加州大学圣地亚哥分校的天体物理学家。

加州大学圣地亚哥分校校长Pradeep K. Khosla说:“这是一个雄心勃勃的项目，有可能极大地扩展我们对宇宙的理解，如果没有私人的支持，这是不可能的。”“我们非常感谢西蒙斯基金会和海辛-西蒙斯基金会的合作。慈善在推动基础科学研究和高风险、高回报实验方面越来越重要。”

的追求

如何研究宇宙的起源?该项目的主要目标是在半个以上的天空中寻找大爆炸后立即产生的引力波的特征。

这笔资金将建立在阿塔卡马宇宙学望远镜和西蒙斯阵列这两个现有设施的基础上，支持开发和部署探索宇宙微波背景(CMB)的新技术，CMB是研究最早宇宙物理学的一个窗口。宇宙微波背景辐射本质上是大爆炸的残余辐射，随着宇宙的膨胀而冷却和拉伸到微波长度。它就像一个巨大的背光，照亮了宇宙的大尺度结构，并携带着宇宙历史的印记。

引力波是时空结构中的涟漪，由阿尔伯特·爱因斯坦作为广义相对论的一部分首次预测。在暴胀期间，即大爆炸之后空间的快速膨胀(也是关于宇宙起源的主要理论)，引力波在CMB中诱导了微弱但具有特征的极化模式，其射电波长可以被专门的望远镜和相机探测到。

探测这些古老的信号被认为是宇宙学的“圣杯”。它不仅会对理解宇宙的形成产生深远的影响，还会对理解支配宇宙的基本物理学产生深远的影响。

布莱恩·基廷。照片由Erik Jepsen/UC San Diego Publications拍摄

加州大学圣地亚哥分校天体物理和空间科学中心的物理学教授、现任西蒙斯天文台主任布莱恩·基廷(Brian Keating)说:“自大爆炸后大约一秒钟以来，我们就拥有了宇宙中发生的一切和物理定律的美丽大厦。”“但我们想要回到一个数量级，也许是30个数量级的时间或更高的温度。我们试图了解物质和能量的本质，了解宇宙的最初时刻，以及是什么让它存在的。”

西蒙斯天文台还将用于研究暗物质和暗能量，这是科学界已知的两种最神秘的物质，但它们占宇宙总物质和能量的96%左右。

促进搜索的新合作和技术

对引力波的研究并不新鲜。爱因斯坦在1916年首次预言了暗物质的存在;在20世纪60年代和70年代，技术的进步使科学家们能够尝试探测时空中的这些涟漪。然而，直到最近十年左右，这种研究才真正起步。就在今年，激光干涉引力波天文台(LIGO)的研究人员宣布，他们已经探测到引力波的存在——两个黑洞碰撞时听到的“耳语”。这一宣布标志着天体物理学家的一项重大成就，对基廷和他的团队来说也是一个积极的信号，他们不是在寻找任何引力波;他们正在寻找大爆炸后瞬间产生的信号。

位于智利阿塔卡马沙漠的西蒙斯天文台将汇集来自加州大学圣地亚哥分校的领先研究人员;宾夕法尼亚大学;加州大学伯克利分校;普林斯顿大学;劳伦斯伯克利国家实验室;以及威斯康星大学麦迪逊分校，并将为开发和部署新的望远镜和技术提供资金。各参与机构也为该项目提供财政支助。

基廷说:“人们习惯于在光学望远镜中考虑百万或千兆像素的探测器，但对于微波范围内的信号来说，10,000像素是很多的。”“我们正在努力做的——这里真正的革命——是为我们的像素数量增加一个数量级以上铺平道路。”

基廷和他的同事们相信，这项对新基础设施和科学合作的投资将使天文台大大推进对原始引力波的搜索。

加州大学圣地亚哥分校物理科学部主任马克·蒂门斯补充说:“这个新的天文台遵循了加州大学圣地亚哥分校天体物理学发现的伟大传统，将使天文学家在未来几十年拥有世界级的仪器。”

的西蒙斯基金会他是加州大学圣地亚哥分校研究早期宇宙的长期支持者。该基金会由吉姆·西蒙斯(Jim Simons)和玛丽莲·西蒙斯(Marilyn Simons)在纽约共同创立，其使命是推进数学和基础科学研究的前沿。除了这笔最新的拨款，该基金会还在2012年资助了加州大学圣地亚哥分校詹姆斯·埃克斯天文台最初的三架望远镜西蒙斯阵列。

对于基廷来说，西蒙斯天文台代表了一个机会，可以回答一个古老的问题，即了解人类在宇宙中的位置，并了解时间和空间的起源。

基廷说:“我一直对回答最大的问题很感兴趣，而这是所有问题中最大的一个。”“最早的尼安德特人肯定抬起头来想，‘一切都是从哪里来的?’我们终于能够开始回答这些问题了。”