Alkuräjähdyksen vahvistaminen: Kysymyksiä ja vastauksia tutkimuksen johtajan John Kovacin kanssa

John Kovac Etelänapa

John Kovac, Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta, Keck Array (oikealla) ja BICEP2-teleskooppi (vasemmalla) edessä, etelänavan kaukoputki taustalla (vasen). (Kuvan luotto: Denis Barkats)



Maanantaina (17. maaliskuuta) tähtitieteilijäryhmä lähetti tärinän fysiikan ja kosmologian yhteisöjen läpi ja teki etusivun uutisia ympäri maailmaa.



Tutkijat John Kovacin johdolla Harvard-Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta ilmoittivat havainneensa eräänlaisen polarisoitumisen, jota kutsutaan B-moodiksi kosmisessa mikroaaltotaustassa (CMB), muinaisessa valossa, joka alkoi kyllästää maailmankaikkeutta vain 380 000 vuotta alkuräjähdyksen jälkeen.

B-moodit olisivat voineet tuottaa gravitaatioaalloilla vain muutaman pienen sekunnin murto-osan alkuräjähdyksen aikana, inflaationa kutsutun ajanjakson aikana, jolloin maailmankaikkeus laajeni pelkästään kvanttivaihteluista johonkin makroskooppiseen, tutkijat sanovat. [Kosminen inflaatio ja painovoima -aallot: täydellinen kattavuus suurista löydöistä]



Jos se kestää - ja useimmat tähtitieteilijät näyttävät luulevan sen - löytö avaa uuden ikkunan äärifysiikan valtakuntaan ja antaa tähtitieteilijöille paljon paremman käsityksen Alkuräjähdys ja sen välittömät seuraukset.

demokratija.eu tavoitti Kovacin äskettäin puhuakseen suuresta löydöstä, sen seurauksista ja siitä, mitä löytö merkitsee hänelle ja hänen tiimilleen henkilökohtaisella tasolla.

Pienet lämpötilan vaihtelut kosmisessa mikroaaltotaustassa (näkyy tässä värinä) jäljittävät alkutiheyden vaihteluita varhaisessa maailmankaikkeudessa, joka sytytti galaksien myöhemmän kasvun. Nämä vaihtelut tuottavat CMB: n polarisaatiokuvion, jossa ei ole kiertymistä. Inflaation aiheuttamien painovoima -aaltojen odotetaan tuottavan paljon heikompaa mallia, joka sisältää vääntymisen (



Pienet lämpötilan vaihtelut kosmisessa mikroaaltotaustassa (näkyy tässä värinä) jäljittävät alkutiheyden vaihteluita varhaisessa maailmankaikkeudessa, joka sytytti galaksien myöhemmän kasvun. Nämä vaihtelut tuottavat CMB: n polarisaatiokuvion, jossa ei ole kiertymistä. Inflaation aiheuttamien painovoima-aaltojen odotetaan tuottavan paljon heikompaa kuviota, joka sisältää kiertävän ('B-moodin') polarisaation, joka on yhdenmukainen BICEP2: n havaitseman mallin kanssa, joka näkyy tässä mustina viivoina. Viivasegmentit osoittavat polarisaation voimakkuuden ja suunnan taivaan eri kohdissa.(Kuva: BICEP2 Collaboration)

demokratija.eu: Mitä tämä tarkoittaa tähtitieteen ja kosmologian kannalta? Mikä on tämän löydön suurin merkitys?

John Kovac:No, B-tilan allekirjoitus sisään CMB kulma -asteikolla - kulma -asteikolla 1–5 astetta - pidetään yleisesti inflaation 'tupakointipistoolina'. Se on ainutlaatuinen ennuste inflaatiosta, jota emme odottaisi olevan olemassa universumissa minkä tahansa vaihtoehtoisen teorian mukaan. Se on pohjimmiltaan rakennettu itse inflaation paradigmaan, tämä ennuste.



Joten, kun olemme nähneet signaalin meidän kanssa kaukoputket ja hyvin selvästi ja korkealla signaalilla melulle, joka näyttää täsmälleen vastaavan tätä ennustusta - tämä on ylivoimaisesti suorin todiste siitä, että maailmankaikkeus on ilmeisesti tarjonnut meille, että inflaatio on itse asiassa oikea.

demokratija.eu: Kuinka varma olet B-tilan havaitsemisesta? Onko mitään muuta selitystä, vai onko tämä melko slam dunk?

Kovac:Kirjassa kuvataan mittauksen tilastollinen luottamus, ja se on viidestä seitsemään sigmaa. Se on erittäin merkittävää; signaali melulle on erittäin korkea.

Olemme vuosien ajan pettyneet tähän tietojoukkoon ja tehneet kaikenlaisia ​​sisäisiä yhdenmukaisuustarkastuksia, ja että korkea signaali -kohina antaa meille mahdollisuuden leikata tietomme monin tavoin ja vahvistaa, että näkemämme signaali näkyy johdonmukaisesti kaikissa tietojen osissa . Näin voimme sulkea pois monia mahdollisia instrumentaalisia vaikutuksia, joista voisi olla huolissaan.

Joten olemme tehneet sen erittäin huolellisesti ja olemme erittäin varmoja siitä, että näkemämme signaali on todellinen ja se on taivaalla. Tämä on luultavasti suora kuva gravitaatioaalloista taivaalla, mikä näyttää meille varhaisen maailmankaikkeuden.

Mahdollisuus, että näkemämme B-moodin signaali syntyy sisään polarisoidun pölyn kuvion avulla oma galaksimme Esimerkiksi monet ihmiset harkitsevat ja ovat oikeutetusti huolissaan mahdollisuudesta. Ja sanomme, että tällä hetkellä saamamme tiedot eivät suostu tähän selitykseen useiden päättelykenttien kautta.

Joten uskomme, että ylivoimaisesti todennäköisin selitys on se, että se on inflaation B-moodin allekirjoitus, suora kuva inflaation ennustamista painovoima-aalloista.

Siitä tulee kiistanalainen. Voimme odottaa, että ihmiset yrittävät ampua sitä joka suunnasta, ja me kutsumme sen - se on tieteellinen prosessi, ja se on hauskaa ja mielenkiintoista.

Inflaatio on salaperäinen voima, joka räjäytti vastasyntyneen maailmankaikkeuden mittakaavan submikroskooppisesta jättimäiseksi sekunnin murto-osassa. Katso kuinka kosminen inflaatioteoria alkuräjähdykselle ja maailmankaikkeudelle

Inflaatio on salaperäinen voima, joka räjäytti vastasyntyneen maailmankaikkeuden mittakaavan submikroskooppisesta jättimäiseksi sekunnin murto-osassa. Katso demokratija.eu -infografiikasta, kuinka kosminen inflaatioteoria alkuräjähdykselle ja maailmankaikkeuden laajentumiselle toimii.(Kuvan luotto: Karl Tate, Infographics Artist)

demokratija.eu: Joten tämä havaitseminen on savustuspistooli inflaatiota varten. Mutta kertooko se meille myös siitä, miten inflaatioprosessi tapahtui?

Kovac:Kyllä. On monia yksityiskohtia, monia inflaatiomalleja. Mutta inflaatioparadigman perusteet ovat vakiintuneet ja yleiset. Yksi niistä on, että näiden painovoima -aaltojen amplitudi vastaa suoraan sen nopeutta universumi täyttyi silloin, kun nämä kosmologiset asteikot heijastettiin horisontista tämän varhaisen prosessin aikana. Ja kuinka nopeasti maailmankaikkeus täyttyi, kertoo suoraan, mitä energiainflaatiota tapahtui.

Asteikko, jota tutkimme kokeilullamme, mittakaava, jolla olemme havainneet tämän signaalin, vastaa sitä, mitä on pitkään ymmärretty olevan ennustettu energia -asteikko, jolla suuret yhtenäiset teoriat toimivat, ja yhdistää vahvat, heikot ja sähkömagneettiset pakottaa kaikki yhdessä. Joten ne ovat energiaa 10^16 GeV tai niin, gigaelektronivoltteja. Se on jo pitkään ollut suosittu valinta kuviteltaessa, mikä on inflaation todennäköinen energia -asteikko. [Kuinka inflaatio antoi universumille lopullisen käynnistyksen (infografia)]

Joten seuraus gravitaatioaaltojen näkemisestä sen voimakkuuden mukaan, jonka olemme nähneet, on, että kyllä, itse asiassa se on inflaation energia -asteikko. Ja toinen tärkeä asia tässä, joka on aivan perustavanlaatuinen, on se, että näiden painovoima -aaltojen tuottaminen inflaatioprosessin aikana perustuu kvanttimekaniikan ja yleisen suhteellisuusteorian vuorovaikutukseen. Se todella perustuu siihen, että gravitonit ovat olemassa, ja painovoimakenttä kvantisoidaan. Ja tästä meillä ei ollut mitään suoria todisteita.

demokratija.eu: Joten gravitonien olemassaolo on nyt myös vakaalla pohjalla?

Kovac:No, jos painovoimaa ei kvantoitaisi jotenkin - ja luulen, että kaikki olettavat, että sen täytyy olla, tai emme ymmärrä fysiikkaa ollenkaan - mutta jos sitä ei kvantisoita, niin et voisi odottaa tätä painovoima -aaltojen taustaa inflaatiosta.

Joten se on yleensä lähtöolettama, joka sisältyy kaikkiin näihin inflaatioteorioita mutta se ei myöskään ole itsestäänselvyys. Jotkut fyysikot ovat viime aikoina korostaneet tätä kohtaa - että monet kosmologit pitävät tätä kohtaa itsestäänselvyytenä, mutta se on aivan perustavaa laatua.

demokratija.eu: Tämä löytö inspiroi epäilemättä monia muita projekteja. Mitä toivot tulevien kokeiden tekevän tai mitä odotat niiden tekevän?

Kovac:Siellä on monia kokeita, jotka etsivät jo erittäin aktiivisesti tätä B-moodin signaalia inflaatiosta, joten olen varma, että ei mene kauaa, kun seuranta tapahtuu meiltä ja muilta-myös [Euroopan avaruudesta Viraston] Planckin satelliitti , Toivomme. Ja tämä seuranta laajentaa kattavuutta ja tätä signaalia koskevia tietoja useille taajuuksille ja suuremmalle osalle taivasta, ja prosessin aikana opimme lisää inflaatioprosessista.

Kun kattamme laajemman kulma -asteikon, seuraamme itse asiassa inflaation kehitystä, energia -asteikon kehitystä inflaation edetessä. Ja se on erittäin jännittävä mahdollisuus.

demokratija.eu: Henkilökohtaisesti, miltä tuntuu olla ryhmän johtaja, joka tekee tällaisen mahdollisesti monumentaalisen löydön?

Kovac:Se on erittäin jännittävää - monet tiimimme ihmiset ovat työskennelleet vuosien ajan tämän tuloksen eteen. Mutta me kaikki keskitymme tässä vaiheessa tekemään mahdollisimman huolellista ja oikeaa työtä selittääksemme mittauksemme tiedeyhteisölle, koska ymmärrämme, kuinka tärkeää tämä on. Tiedämme, että se, mitä meillä on, on mahdollisesti erittäin, hyvin jännittävä sen seurauksissa.

demokratija.eu: Lopuksi, mitä viime päivät ovat olleet sinulle? Ja olitko yllättynyt siitä, että tulokset saivat niin suuren roiskeen ympäri maailmaa, vai olitko valmis tulemaan eräänlaiseksi tieteen rock -tähdeksi?

Kovac:Minun on sanottava, että arvostimme tulostemme tärkeyttä ja niiden mahdollisia vaikutuksia perusfysiikkaan - odotimme, että siellä on uutisia, mutta ei tätä tasoa; vastaus on ollut aika ylivoimainen. Olen uupunut, mutta se saa minut arvostamaan (jälleen) kuinka universaali on kiinnostuksemme todella suuriin kysymyksiin.

Andrew Lange, mentorini Caltechissa ja näiden kokeilujen suuri johtaja, joka valitettavasti kuoli neljä vuotta sitten, inspiroi ihmisiä tieteen mahdollisuuksista esittämällä kysymyksen: Kuinka pitkälle voimme nähdä? Odotan, että hän sanoisi nyt, että on ilmeistä, että vastaus on paljon kauempana kuin olimme koskaan uskaltaneet kuvitella olevan mahdollista. Se on valloittanut monien ihmisten mielikuvituksen.

Seuraa Mike Wallia Twitterissä @michaeldwall ja Google+ . Seuraa meitä @Spacedotcom , Facebook tai Google+ . Alunperin julkaistu demokratija.eu.