Praėjusį mėnesį astrofizikai paskelbė revoliucinį atradimą: buvo rasta įtikinamų įrodymų apie gravitacinių bangų egzistavimą ir šių bangų šaltinis galėtų būti infliacijos laikotarpis iš karto po Didžiojo sprogimo.
Galbūt tai yra įtikinami įrodymai, bet ar gali būti dar vienas paaiškinimas?
Dokumente, pateiktame preliminariuose ArXiv leidiniuose praėjusią savaitę, trys teoriniai fizikai atmetė kosminės ekstragalaktinės poliarizacijos 2 (BICEP2) projekto rezultatus, o tai rodo, kad yra dar vienas gravitacinių bangų šaltinis.
Pirma, grįžkime šiek tiek atgal. Kas yra infliacija ir kaip gravitacinės bangos tapo jo atsiradimo įrodymu?
Visatos atskirumo grafinis vaizdavimas.
Trumpai tariant, kai BICEP2 projekto metu aptiko poliarizacijos bangą kosminiame mikrobangų fone (CMB), signalas atitiko teorines prognozes apie tai, kaip turėtų atrodyti gravitacinės bangos. Tačiau iki šiol gravitacines bangas (kurių buvimas Einšteinas pasiūlė prieš 100 metų), buvo labai sunku nustatyti. Taigi iš pirmo žvilgsnio BICEP2 tyrimų rezultatai yra istoriniai. Šie gravitacinių bangų stebėjimai nėra ginčijami nė vieno mokslininko. Bet kaip šios gravitacijos bangos galiausiai palikdavo neištrinamą ženklą kosminiame mikrobangų fone? Tai yra ginčo taškas.
Kosminis mikrobangų sluoksnis egzistuoja visur, mūsų stebėjimo galimybių ribose. Atsižvelgiant į tai, kad tai buvo „Big Bang“ „Echo“, kuris įvyko beveik prieš 14 milijardų metų, galime analizuoti labai nedidelius temperatūros svyravimus (vadinamus „anizotropijomis“), kad gautume idėją apie Visatos struktūrą iškart po Didžiojo sprogimo.
Kosmologai mano, kad norint, jog visata egzistuotų jos dabartinėje skalėje, Didysis sprogimas pirmą kartą įvyko, o tada buvo intensyvaus pagreičio laikotarpis. Greičiau nei šviesos greitis išsiplėtimas įvyko po milijardo milijardo milijardo milijardo dalies antrosios milijoninės dalies po Didžiojo sprogimo.
Visatos evoliucijos etapai. Norėdami padidinti, spustelėkite vaizdą
Šiuolaikiniam Visatos supratimui bus teisinga, kad turėtų būti infliacija.
Kaip paaiškina BICEP2 projekto komanda, gravitacinė banga, uždengta kosminiame mikrobangų sluoksnyje, reiškia, kad pačios gravitacinės bangos yra infliacinės. Gravitacinės bangos, kurios generuoja energingiausius Visatos įvykius, pradedant nuo juodųjų skylių ir baigiant žvaigždžių sprogimu, erdvės metu skleidžia šviesos greitį. Infliacijos teorija mokslininkai taip pat mano, kad pirminės gravitacijos bangos gali būti generuojamos intensyviausiu įvykiu, kurio niekada nematysime: infliacija. BICEP2 projekto rezultatai neabejotinai rodo įtikinamų šių bangų infliacijos ir kvantinės kilmės įrodymų buvimą.
Tačiau teoriniai fizikai James B. Dent (Luizianos universitetas, Lafayette ), Lawrence M. Krauss (Arizonos universitetas, Tempe) ir Harsh Mathur (University Case Western Reserve, Cleveland, Ohio ) mano, kad BICEP2 mokslininkai galėjo praleisti alternatyvų šių bangų šaltinį.
„Nepaisant to, kad infliacijos signalas išlieka labiausiai tikėtinas šaltinis (gravitacinės bangos signalas), dabartinis matavimas, deja, vis dar leidžia galimybę, kad fono gravitacijos bangos gali atsirasti dėl savarankiško skalaro fono perėjimo, kuris įvyko šiek tiek vėliau. rašė fiziką.
Taigi, ką tai reiškia?
Lambda-CBR Visatos diagrama (nuo Didžiojo sprogimo iki mūsų eros).
Po Didžiojo sprogimo visata atrodė kaip chaotiškas energijos šaltinis. Kai tik ji pradėjo atvėsti, ši energija pradėjo lėtai kondensuotis (kaip lietaus lašai, susidarę iš garų debesyse), sukuriant pagrindines daleles ir jėgas, kurias pažįstame ir mylime mūsų šiuolaikinėje eroje. Kiekviena dalelė ir jėga atsirado po kiekvieno „fazinio perėjimo“. Tačiau šie fazių pokyčiai nebuvo vienodi ir tuo pačiu metu visame pasaulyje nebuvo. Fazių pokyčiai įvyko lokalizuotose kišenėse. Tačiau kritiniame taške, kai Visata pakankamai atvėsta, manoma, kad šios kišenės buvo išlygintos iš karto.
Nors šis kritinis fazės taško pasikeitimas visame Vise turėjo mažiau energijos nei anksčiau įvykęs infliacijos laikotarpis, James B. Dent ir jo komanda teigė, kad šis įvykis sukėlė nerimą, kuris generavo gravitacines bangas, kurias BICEP2 dabar stebi kosminiame mikrobangų sluoksnyje.
Kaip pažymėta ArXiv, teoretikai neaptaria, ar infliacija buvo, ar bando nustatyti kitus gravitacinių bangų šaltinius.
Kai kalbama apie paslapčių sprendimą kosmoso pradžioje, negalite pasirinkti vienos teorijos, kuri „įrodo“ tik vieną mechanizmą. Nors BICEP2 mokslininkai rado tvirtų įrodymų, kad gravitacinės bangos turi infliacinę kilmę, šis naujas darbas rodo, kad teoriniai fizikai toli gražu nėra sutarę.
