太赫兹技术在天文科学中的应用

史生才

中国科学院紫金山天文台

 
亚毫米波领域（太赫兹）是射电天文有待进行全面研究的最后一个频率窗口，其科学前景非常巨大。90年代以来国际上亚毫米波段的一系列重要发现，已经冲击了天体物理各个层次的研究。例如，JCMT望远镜的SCUBA深度巡天发现了亚毫米波星系团和星系，这些最原始的星系在哈勃空间望远镜深场内竟没有光学对应体。在天文科学研究中，无论是太赫兹高灵敏度探测技术还是成像技术都起到了非常关键的作用，也处于该研究领域的前沿。
 
本报告将首先介绍太赫兹频段在天文科学研究中（特别在宇宙学、星系形成和演化、恒星形成和演化、以及行星科学等方面）的重要性及特殊地位，然后介绍国际大型毫米波亚毫米波天文研究前沿计划，包括地面和空间，以及这些前沿计划对于太赫兹技术的需求，特别是太赫兹探测技术和太赫兹本振信号源；本报告的第二个方面将介绍太赫兹超导高灵敏探测技术／成像技术的国际前沿动态，中国科学院紫金山天文台毫米波亚毫米波实验室在该领域的最新研究成果（超导SIS隧道结混频技术、超导HEB热电子混频技术以及亚毫米波超导接收机研制等方面)，以及将来要开展的研究计划（1THz以上频率的超导探测技术、基于超导SIS隧道结的直接检波技术、以及焦面成像技术等方面）；本报告最后将介绍我们参与阿塔卡玛大型毫米波亚毫米波干涉阵(Atacama,Large Millimeter Array，简称ALMA)计划的构想，以及基于天文科学研究发展的太赫兹技术在大气物理研究以及空间目标探测方面的应用前景。