Βαρυτικά κύματα στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου …

Posted on 17/03/2014

1


…. εξαιτίας του πληθωρισμού

To BICEP2 στο Νότιο Πόλο

To BICEP2 στο Νότιο Πόλο

Η επίσημη ανακοίνωση από την ομάδα του τηλεσκοπίου μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου BICEP2 αναμένεται να γίνει ΕΔΩ: www.cfa.harvard.edu
Αν επαληθευθούν οι μέχρι τώρα «φήμες»  θα πρόκειται για μια από τις σπουδαιότερες ανακαλύψεις στην ιστορία της φυσικής.
(υπάρχει νεώτερη ενημέρωση πιο κάτω …)

Υπάρχει μια μοναδική κερκόπορτα που οδηγεί κατευθείαν στα άδυτα της Μεγάλης Έκρηξης: το υπόβαθρο των βαρυτικών κυμάτων που παρήχθησαν κατά την διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης. Τα βαρυτικά κύματα μπορούν να διαπεράσουν το ασύλληπτα πυκνό και αδιαφανές πέπλο ύλης και ενέργειας που εξαπλώθηκε στο πολύ πρώιμο σύμπαν και απέκρυψε την Μεγάλη Έκρηξη.

Δυστυχώς όμως η τεχνολογία των ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων έχει μάλλον πολύ δρόμο μπροστά της.

Ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων που σχεδιάστηκε ποτέ είναι η Διαστημική Κεραία Συμβολομετρίας (Laser Interferometer Space Antenna – LISA).
Όταν και αν το έργο αυτό ολοκληρωθεί, τότε σύμφωνα με τους ειδικούς, θα μπορούσε να ανιχνεύσει ακόμα και τα βαρυτικά κύματα που δημιουργήθηκαν κατά την μεγάλη έκρηξη, στην εποχή του πληθωρισμού.

PrintΗ πληθωριστική θεωρία της διαστολής του σύμπαντος είναι συνεπής με όλα τα κοσμολογικά δεδομένα, όπως η ομοιογένεια του σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα, η επιπεδότητα, οι διακυμάνσεις του κοσμικού υποβάθρου κ.λπ.

Στα διάφορα πληθωριστικά μοντέλα γίνεται λόγος για την κατανομή των διακυμάνσεων, τόσο για κύματα πυκνότητας όσο και βαρύτητας, που προβάλλουν μέσα από αρχέγονες κβαντικές διακυμάνσεις.
Η ανίχνευση αυτών των κατάλοιπων βαρυτικών κυμάτων θα αποτελέσει έναν άμεσο τρόπο διερεύνησης της εποχής του πληθωρισμού, και ειδικότερα του πλάτους του ίνφλατον, του βαθμωτού πεδίου που προκάλεσε τον πληθωρισμό.

Η δυνατότητα μιας απευθείας πειραματικής επιβεβαίωσης του πληθωριστικού μοντέλου θεωρούνταν απίθανη, εξαιτίας της έλλειψης ευαισθησίας των μέχρι σήμερα ανιχνευτών κυμάτων βαρύτητας. Αυτή η επιβεβαίωση ίσως να γίνει μελλοντικά από τους μελλοντικούς ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, όπως η LISA.

Ευτυχώς όμως η αναζήτηση των αρχέγονων κυμάτων βαρύτητας μπορεί να γίνει και έμμεσα, και τούτο διότι μια από τις αιτίες της πόλωσης της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου είναι και τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα. Το φαινόμενο είναι πολύ ασθενές και η ανίχνευσή του αποτελούσε (;) μια από τις τελευταίες μεγάλες προκλήσεις της κοσμολογίας.

To τηλεσκόπιο BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) σχεδιάστηκε γι αυτόν ακριβώς τον σκοπό – να εντοπίσει τα ίχνη των βαρυτικών κυμάτων από την εποχή του πληθωρισμού μελετώντας την πόλωση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου.
polarization1
Αν η αρχέγονη πυρηνοσύνθεση μας δίνει στοιχεία για το τι γινόταν στο σύμπαν την χρονική στιγμή t=1s μετά την Μεγάλη Έκρηξη, η πόλωση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου εξαιτίας των βαρυτικών κυμάτων κατά την διάρκεια του πληθωρισμού, θα μας δώσει στοιχεία για τι γινόταν στο σύμπαν
την χρονική στιγμή 10-35 δευτερόλεπτα μετά την Μεγάλη Έκρηξη !!!

Τα σημαντικά αποτυπώματα των βαρυτικών κυμάτων στην πόλωση της ακτινοβολίας υποβάθρου αποκαλούνται τρόποι (modes) Β, αλλά δεν είναι και τόσο εύκολο να αποκαλυφθούν, δεδομένου ότι υπάρχουν κι άλλες αιτίες που προκαλούν πόλωση στην ακτινοβολία μικροκυμάτων.

HDplate1b

Περιμένοντας λοιπόν την ανακοίνωση της ομάδας BICEP2 μπορούμε να διαβάσουμε περισσότερες λεπτομέρειες για την αλληλουχία: Πληθωρισμός => Βαρυτικά κύματα => Tετραπολική ανισοτροπία => Πόλωση μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου => B-modes ΕΔΩ και ΕΔΩ ….

=================>
(νεώτερη ενημέρωση)
Μάλλον μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις στη φυσική είναι γεγονός….

Aκολουθούν η περίληψη της ανακοίνωσης από την ομάδα BICEP2 και μερικά διαγράμματα από αυτή (ολόκληρη η δημοσίευση βρίσκεται ΕΔΩ):
bicep2

Αυτό το μοτίβο αποκαλύπτει τα ίχνη των βαρυτικών κυμάτων στην μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου

Αυτό το μοτίβο αποκαλύπτει τα ίχνη των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων στην μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου

bicep21
bicep2_2

O λόγος των βαρυτικών κυμάτων προς τις διαταραχές πυκνότητας. Οι φήμες ήταν σωστές και r = 0.2 (+ .07 - .05)

O λόγος των βαρυτικών κυμάτων προς τις διαταραχές πυκνότητας.
Οι φήμες ήταν σωστές και r = 0.2 (+ .07 – .05)

Σημειώνεται ότι η ανακοίνωση του BICEP2 θα αποτελέσει ορόσημο στην φυσική, όχι τόσο γιατί γίνεται έμμεση ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων (η πρώτη έμμεση ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων βραβεύθηκε με Νοbel φυσικής το 1993), αλλά διότι  τα βαρυτικά κύματα  του BICEP2 είναι αρχέγονης προέλευσης, μας αποκαλύπτουν στοιχεία για το τι γινόταν στο σύμπαν την χρονική στιγμή 10-35 δευτερόλεπτα μετά την Μεγάλη Έκρηξη και επαληθεύουν το πληθωριστικό μοντέλο του σύμπαντος.
Συνεπώς δεν πρόκειται για θρίαμβο της Γενικής Θεωρίας της σχετικότητας του Einstein (η θεωρία αυτή έτσι κι αλλιώς θριαμβεύει τα τελευταία 100 χρόνια),
αλλά για θρίαμβο της πληθωριστικής θεωρίας που διατύπωσαν παράλληλα οι Alan Guth και Andrei Linde πριν από 35 χρόνια ….

… Γι αυτό ο Chao-Lin Kuo μέλος της ομάδας BICEP2 επισκέφθηκε ο ίδιος τον Andrei Linde για να του ανακοινώσει (πριν την επίσημη παρουσίαση) ότι το έργο της ζωής του, η θεωρία του πληθωρισμού,  επαληθεύεται από τα πειραματικά δεδομένα του BICEP2. Δείτε τις αντιδράσεις του: