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【转载】科学家捕捉到宇宙原初引力波,验证宇宙暴涨理论  

2014-03-21 18:59:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【转载】科学家捕捉到宇宙原初引力波,

验证宇宙暴涨理论!

 

科学家捕捉到宇宙原初引力波,验证宇宙暴涨理论! - 五谷芳香 - 五谷芳香博客

            根据在美国阿蒙森—斯科特南极科学考察站(Amundsen-Scott Station)利用Bicep2(宇宙超星系偏振背景图像2)望远镜的观察结果所得出的这个发现已经被保密了3年,与此同时研究人员对此进行费力核查,以确保他们所看到的现象没有任何其他的解释。

 

 

科学家捕捉到宇宙原初引力波,验证宇宙暴涨理论! - 五谷芳香 - 五谷芳香博客

  探测到引力波迹象的南极阿蒙森-斯科特考察站BICEP2望远镜。


 


     美国哈佛—史密森天体物理学中心等机构组成的联合研究团队3月18日(北京时间)宣布了人类科学一项重大突破:发现了宇宙原初引力波存在的直接证据,其成为宇宙暴涨理论的第一个最有力验证。该研究成果同时有望揭示宇宙诞生之谜。

 

  原初引力波由爱因斯坦于1916年发表的广义相对论中提出,可以帮助科学家们追溯到宇宙创生之初一段极其短暂的急剧膨胀时期,即所谓“暴涨”,而宇宙暴涨理论能够解释宇宙大爆炸理论所不能解释的一些难题。但引力波始终未被人类直接探测到,所有的一切仅停留在理论推测阶段。

 

  此次突破性成果来自于BICEP2望远镜对宇宙微波背景辐射,即宇宙大爆炸残留下的暗淡光晕的观测。这些微小波动为研究早期宇宙提供了线索,例如显示出宇宙哪些部分更密集并最终会凝聚成星系和星系群。

 

科学家捕捉到宇宙原初引力波,验证宇宙暴涨理论! - 五谷芳香 - 五谷芳香博客

由BICEP2望远镜观测到的图像,短黑线代表宇宙微波背景辐射的偏振方向。

 

  由于宇宙微波背景辐射是光的一种形式,具有光的所有属性,包括极化(或偏振)。在太空中,宇宙微波背景辐射被原子和电子散射,并被极化,具有偏振性。引力波挤压其经过途中的空间,在宇宙微波背景辐射中产生一个不同的模式。此次研究人员寻找的则是一种叫做B模式的特殊偏振模式,其在宇宙中古老光的偏振方向中代表一个扭曲或卷曲的格局,特点是形成旋涡。这种模式被认为只能是暴涨产生的引力波创造的。

 

  据物理学家组织网报道,研究人员在适合观测宇宙大爆炸微弱余波的南极,发现了比预期中要强烈得多的一个B模式极化信号。原以为那是由银河系的尘埃所致,但数据表明极不可能,为了避免失误,研究小组用了三年多的时间检验这些数据,排除了其他可能的来源。

 

科学家捕捉到宇宙原初引力波,验证宇宙暴涨理论! - 五谷芳香 - 五谷芳香博客

 科学家找到了宇宙早期引力波的第一个证据,这也是对宇宙暴涨理论最强的验证。

 

  该项目带头人、哈佛—史密森天体物理学中心约翰·科瓦奇说:“在当今宇宙学中,检测这个信号正是最重要的目标之一。”哈佛大学理论家阿维·勒布则评价道:“这项工作提供了新的见解回答一些最基本的问题:我们为什么存在?宇宙是如何诞生?该结果不仅是宇宙膨胀的一个确凿证据,还表明当宇宙发生膨胀时,其过程所蕴含的力量。”

 

总编辑圈点

  好奇心让人类蹲守最寒冷的大陆,解答最古老的谜题。宇宙微波背景辐射是遍布空间的低能量,也是开辟鸿蒙的唯一“影像资料”,发现它已经很不容易。此次科学家等于是在无比模糊和扭曲的大背景中抠出一个小瑕疵。命运垂青,现有技术就足够让我们聚焦于细节,做出结论,几十年来的疑虑终于消失。值得一提的是,尽管重大成果已是咫尺之遥,科学家仍用了三年去“验算”,我们要称颂这份耐心和严谨。 (记者华凌)


(稿源: 科技日报) (作者: 华凌 )

(编辑: 金雷)

 

 

 解读科学家发现宇宙初期引力波

 

 

 

宇宙创始:专家解密宇宙引力波 

简介:宇宙(Universe)是由空间时间物质和能量,所构成的统一体。是一切空间时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统,包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙根据大爆炸宇宙模型推算,宇宙年龄大约200亿年。

 

 

 

 

发现引力波:人类听到了宇宙初创时的脉搏
2014-03-19 15:57:48 来源: 福布斯中文网(上海) 

         一个科学家团队在南极利用望远镜发现了由爱因斯坦预言但从未被观测到的引力波。

         被物理学家称为“惊人”以及“比希格斯玻色子还重要”的这一发现提供了到目前为止最为有力的证据,证明了在138亿年前的大爆炸之后,宇宙经历了一段时间极短(大约10-35秒到10-33秒——译注)的迅速暴涨。 

 

        “除了在其他星球上发现生命或者直接检测暗物质之外,我想不出天体物理学近期内在提高我们对宇宙的认识方面有其他任何更加重要的发现,”加州理工学院理论物理学家肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)在他的博客上如是说。 

麻省理工学院物理学家马克斯·泰格马克(Max Tegmark)写道:“不久这将会引出至少一个诺贝尔奖。” 

由哈佛-史密森尼天体物理学中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,以下简称CfA)的约翰·科瓦克(John Kovac)及其同事找到的这个证据很不易发现,与万物起源遗留下来的微波辐射相比略有变形。 

引力波是爱因斯坦认为牛顿的“超距力”实际上是时空四维结构发生的一种扭曲这个理论的一个推论。如果四维时空这个连续体可能被扭曲的话,那么施加足够的能量,就可以让那些扭曲移动。

 

与此同时,麻省理工学院的阿兰·古斯(Alan Guth,他参加了CfA的新闻发布会)在1979年提出了宇宙暴涨理论,这个理论解释了为什么宇宙依其年龄来看显得更大的原因。古斯推论,当宇宙经历一轮相位变化时——类似于液体成为固体的变化,它释放了巨大的能量,足以导致整个宇宙在不到单个质子的大小的时候,在极短的瞬间内以超光速暴涨。

 

暴涨理论还解释了为什么宇宙从每个方向来看都一样的原因,因为这个暴涨过程消除了宇宙空间的波纹和不规则现象。 

 

泰格马克说,此外,这项发现还意味着首次检测到霍金辐射(Hawking radiation,即产生引力波的过程),而且也是量子引力(一个广义相对论与量子力学相结合的假设)的第一个实验证据。 

 

此项最新研究还建立在另一个著名科学成就的基础上,那就是新泽西州贝尔实验室的阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·伍德罗·威尔逊(Robert Woodrow Wilson)于1964年发现的宇宙背景辐射(Cosmic Background Radiation,简称CBR)。 

 

这是宇宙中最古老的光线,其历史可以追溯到微波可以穿透宇宙的时候,也就是在宇宙大爆炸的40万年之后——即宇宙膨胀结束很久之后。然而,如果宇宙暴涨的力量足够强大的话,那么它会导致引力波在整个宇宙回荡。

 

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    根据在美国阿蒙森—斯科特南极科学考察站(Amundsen-Scott Station)利用Bicep2(宇宙超星系偏振背景图像2)望远镜的观察结果所得出的这个发现已经被保密了3年,与此同时研究人员对此进行费力核查,以确保他们所看到的现象没有任何其他的解释。


    宇宙背景辐射原本已经开始在每个方向上辐射(就像阳光那样),但引力波使之发生偏振。而Bicep2检测到的就是这个偏振现象。这绝不是不可避免的。一些理论认为这种偏振现象非常微弱而无法探测到。

 

 古斯说:“看到它们出现真是好极了。” 

    根据偏振现象能够计算出引力波,而科学家由此能够计算宇宙相位变化。这些成果表明,检测到的暴涨现象来自于宇宙大统一(Grand Unification)的分裂过程中,那时电磁、强核力和弱核力彼此相互分离。

   这一发现还必须得到其他独立研究人员的证实。


         引力波是携带能量穿过宇宙的涟漪。它最早是在1916年由阿尔伯特·爱因斯坦在其广义相对论中预言的。

 

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阿尔伯特·爱因斯坦

 

                放一幅探测宇宙微波背景的极化的图吧(这是从WMAP的网站上得到的)。虽然是解释WMAP怎样探测E-mode极化的(主要是电子散射),同样可说明于BICEP2探测B-mode极化(把最后一幅图中的电子散射改成引力波散射)。

 

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