Ученые впервые обнаружили прямые доказательства Большого Взрыва

По словам многих ученых, в случае подтверждения открытие может быть удостоено Нобелевской премии

18 марта 2014 в 16:39, просмотров: 9426

Исследователи обнаружили характерную картину поляризации реликтового микроволнового излучения, которая является максимально прямым доказательством существования гравитационных волн и справедливости инфляционной модели Вселенной. «Мы искали иголку в стоге сена, но вместо этого нашли лом», - сказал один из руководителей научного проекта BICEP2 Клем Прайк из Университета Миннесоты.

Ученые впервые обнаружили прямые доказательства Большого Взрыва
Распределение "первичных" гравитационных волн. Фактически, нам представлена картина, которая наблюдалась телескопом BICEP. Иллюстрация: BICEP2 Collaboration

Инфляция – важный элемент Стандартной модели, объясняющей эволюцию мироздания. Сразу после рождения Вселенная представляла собой плотную однородную массу кварков и лептонов, управляемую единым полем. После разделения единого поля на сильные взаимодействия, произошел фазовый переход вещества Вселенной в другое состояние, из-за чего произошло резкое расширение Вселенной – инфляция.

Следы инфляции обнаружили с помощью малоапертурного телескопа BICEP2, размещенного на Южном Полюсе. Астрономам удалось сделать первые изображения следов гравитационной ряби пространства.

«Обнаружение этого сигнала является одной из наиболее важных целей в современной космологии. Этому знаменательному событию предшествовало огромное количество работы множества людей, - сказал научный руководитель проекта BICEP2 Джон Ковач из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Зарегистрировать такие свидетельства (гравитационные волны) удалось по В-моде, параметру поляризации реликтового излучения, который ранее считался крайне сложным для детального анализа из-за ничтожной амплитуды этой самой В-моды. Читатели уже задавали нам вопросы: мыслимо ли вообще надёжно установить что-либо по амплитуде в 0,1 мкК? Дело в том, что с технической точки зрения высокочувствительные микроволновых приёмники, использовавшиеся той же BICEP, очень быстро совершенствовались, и после последнего апгрейда в 2012 году они позволили выявить B-моду со статистической значимостью порядка 7,7σ — то есть даже выше тех пяти сигм, которые сопровождали открытие бозона Хиггса.

«Параметры выявленной В-моды из-за её киральности являются уникальным признаком существования гравитационных волн. Это первое прямое изображение, указывающее на появившиеся уже в ранней Вселенной гравитационные волны», — уверен Чаолинь Ко (Chao-Lin Kuo) из Стэнфордского университета (США), один из ключевых исследователей группы BICEP2.

Учёные изучили лишь тот участок неба, что простирается от одного до пяти градусов. Это 2–10 диаметров полной Луны, причём лишь в крайнем южном секторе неба, где расположены детекторы BICEP2 и имеются благоприятные условия для наблюдений (сравнительно тонкий слой очень сухого воздуха).

Гарвардский ученый Ави Лоеб уже заявил, что открытие дает новый взгляд на некоторые из основных научных вопросов: как родилась Вселенная? Когда произошло расширение Вселенной? Насколько мощным был этот процесс?

Данное открытие является, во-первых, наиболее прямым доказательством существования гравитационных волн, предсказанных еще Альбертом Эйнштейном. Во-вторых, оно позволяет заглянуть в первые мгновения существования Вселенной, так как на основе интенсивности B-моды можно рассчитать энергию вещества в те ранние времена. В-третьих, открытие говорит о квантовой природе гравитации, так как данные гравитационные волны имеют, фактически, квантово-механические причины. По словам опрошенных Nature экспертов, работу ученых из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики можно поставить в один ряд с самим обнаружением реликтового излучения, ускоряющегося расширения Вселенной и другими ключевыми для космологии открытиями.

Полученные учеными данные также подтверждают наличие глубокой связи между квантовой механикой и Общей теорией относительности.

Что есть инфляция

При попытке дать представление о сущности начального периода жизни Вселенной приходится оперировать такими сверхмалыми и сверхбольшими числами, что наше воображение с трудом их воспринимает. Попробуем воспользоваться некоей аналогией, чтобы понять суть процесса инфляции. Представим себе покрытый снегом горный склон, в который вкраплены разнородные мелкие предметы - камешки, ветки и кусочки льда. Кто-то, находящийся на вершине этого склона, сделал небольшой снежок и пустил его катиться с горы.

Двигаясь вниз, снежок увеличивается в размерах, так как на него налипают новые слои снега со всеми включениями. И чем больше размер снежка, тем быстрее он будет увеличиваться. Очень скоро из маленького снежка он превратится в огромный ком. Если склон заканчивается пропастью, то он полетит в нее со все более увеличивающейся скоростью. Достигнув дна, ком ударится о дно пропасти и его составные части разлетятся во все стороны (кстати, часть кинетической энергии кома при этом пойдет на нагрев окружающей среды и разлетающегося снега).

Источники: cnews.ru, computerra.ru, lenta.ru и kosmos-x.net.ru, galspace.spb.ru.



Партнеры