引力波的发现地：BICEP2 的幕后花絮

2009 年，天文仪器 BICEP2 被部署在南极，以寻找支持膨胀理论的证据，该理论试图解释宇宙大爆炸后一万亿分之一秒的样子。

为什么选择南极？因为那里的天空最干净、最清澈——没有人造光或无线电污染，大气中的水蒸气也最少。这些会吸收仪器记录的信号。据了解，用于观测的天空区域特别没有来自银河系的污染微波辐射，而且总是在地平线以上。

3 月 17 日，世界各地的头条新闻都称赞 BICEP2 取得了今年最大的科学发现。那么，参与这个历史性项目的感觉如何呢？

企鹅不敢去的地方

BICEP2 是由帕萨迪纳的加州理工学院 (Caltech) 设计和建造的。该团队由已故的 Andrew Lange 组建，随后由 Kovac（现就职于哈佛大学）、加州理工学院的 Jamie Bock、斯坦福大学的 Chao-Lin Kuo 和明尼苏达大学的 Clem Pryke 领导。我于 2007 年从卡迪夫大学借调加入 BICEP2 团队，担任他们的仪器开发科学家。2009 年秋天，我们与三位 BICEP2 探险伙伴（随着季节的进展，其他人也加入其中）一起从阳光明媚的南加州出发前往阿蒙森-斯科特南极站。

在将望远镜筒放低之前，对准接收器和相机插入件。Rashmi Sudiwala_

我们先飞往新西兰，穿上极端天气服装。然后前往罗斯岛的麦克默多站，中途停留，然后前往南极。下飞机时，零下 50 摄氏度的气温刺痛了我的眼睛和肺部。从停机坪到站台的短短步行路程让我们喘不过气来：海拔高度为 10,000 英尺。BICEP2 望远镜的位置距离站台只有四分之一英里，但前几次感觉路程要远得多。

这是我第二次来到南极。上个季度我曾短暂到访过南极，帮助拆除原来的 BICEP。那次经历，加上我对 BICEP2 的熟悉，意味着我在第一周就成为了团队负责人。并不是说团队需要领导——我们共同的愿望是让项目成功，这是迄今为止最大的动力。

出于对科学的热爱

在准备仪器投入使用时，有许多任务需要执行。我们没有选择简单地部署一台现成的、预先校准过的机器。望远镜外壳、摄像管、光学元件、冷却系统、电缆（很多电缆）和最重要的探测器都必须在现场准备、组装和校准，同时还必须编写或调整控制软件。此外，我们真正想要部署的探测器组件仍在帕萨迪纳的测试系统中进行测试。

我们的首要任务是整理天文台并检查望远镜支架的磨损情况——极地的冬天非常残酷。我们带着扫帚、吸尘器和雪铲，全员上场。铲雪确实让人心跳加速——我们适应高海拔时可以放松一下！

在接下来的几天和几周里，装有 BICEP2 仪器的箱子和更多的团队成员陆续抵达。工作量巨大，日程安排紧张——时间紧迫。

我们发挥彼此的优势。团队专家和站点工作人员随时随地都参与进来。我受过物理学训练，并受雇担任仪器科学家和系统工程师，因此我的技能更加通用。我特别擅长低温学（处理非常冷的东西）、电子学和控制系统。在南极，我似乎只做电缆、布线和测试电缆。穿一根电缆需要多少个博士学位？五个，甚至更多。

加州理工学院的团队。Rashmi Sudiwala_

2009 年 12 月 13 日，BICEP2 仪器准备就绪。在帕萨迪纳花了两年时间磨练的程序在这里仅用了三周就实施了。到 12 月 16 日，系统完全冷却，这意味着实验可以开始了。经过初步检查，我们能够进行第一次测量：第一道光。

我们从不怀疑该仪器能正常工作——我们都做了功课。但对我来说，有一个担忧。BICEP2 中的探测器在接近我们所能达到的最低温度的温度下运行。为了实现这一点，我们使用了比液氦还冷的冰箱。在帕萨迪纳，我们在运行这台冰箱时遇到了很大的问题，但经过许多个漫长的夜晚，我偶然发现了一个看似有希望的解决方案。在南极进行了一些调整后，冰箱可以保持其温度 85 小时。

极点幽默

有幽默感是有帮助的，尽管有时幽默感对我们不利。比如，一位同事的航班被迫在车站上空盘旋了几个小时，最后只能返回麦克默多站（我们的早餐会议记录记录道，“……安吉奥拉仍在上空盘旋”）。医疗健康是最重要的问题，而今年正是猪流感病毒肆虐的一年。我尽职尽责地接种了疫苗，结果却出现了最可怕的疼痛和发烧。四五天后，我昏昏沉沉，身体状况更糟了，我终于拖着自己到厨房吃点东西——其他人都觉得好笑。

工作并非全部。空间站设有娱乐设施，包括全尺寸体育馆和音乐室。空间站工作人员和来自其他实验的科学家中人才济济。您可能会参加各种即兴课程，从摄影到弗拉门戈舞。南极还有其他实验：冰立方、南极望远镜、气象学和长期太空任务的自给自足实验。每个人都喜欢通过开放日和研讨会展示和讲述。我印象最深刻的是拍摄 BBC 冰冻星球纪录片的摄制组给我的一次经历，我很高兴见到了大卫·爱登堡爵士。

到 1 月中旬，大多数系统都已组装完毕。在测试和校准方面还有很多工作要做，但 1 月 18 日，我就要离开了。午饭后，我强忍着不露声色，与男士们握手，与女士们热情拥抱，就这样，我的极地探险之旅结束了。

我们的劳动成果

从一开始，我就知道我的职责是建造、测试和部署该仪器。2009 年 12 月看到第一批光数据时，我激动不已。但我既不是理论家，也不是数据分析师。我一直留在 BICEP2 邮件列表中，并在数据积累过程中与该计划保持联系。数据分析从一开始就开始了，等待统计噪声平均下降需要很长时间。从电子邮件流量中可以判断出团队的情绪，随着遇到和解决每个新问题而起伏不定。

_拉什米·苏迪瓦拉_

BICEP2 数据分析团队规模很小，而且守口如瓶。大概一年前我就知道有传言称 BICEP2 可能探测到原始引力波，但哈佛新闻办公室即将发布的新闻让我大吃一惊。

想想看，这台尺寸适中、位于最恶劣环境中的机器如此敏感，如此精细，以至于我们可以从它那里提取来自宇宙最远处和大爆炸后最微小的几分之一秒的最微弱信号，这真是太神奇了。这个信号本身就代表了膨胀的有力证据，可以说是描述我们宇宙诞生的最疯狂的科学理论之一，这令人震惊。毫无疑问，未来还会有更多启示。

我感谢已故的 Andrew Lange、John Kovac 和 BICEP2 团队允许我参与该计划；感谢 NFS、USAP、JPL、加州理工学院、摩尔基金会和凯克基金会为该计划提供资金；感谢 Peter Ade 和卡迪夫大学准许我休假。

本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。