探测引力波

本周，一组天文学家宣布，BICEP2射电望远镜已经进入太空

[[Category:BICEP]][[Category:South Pole Telescope]]== {{int:license-header}} =={{self|cc-by-sa-3.0|GFDL}} (c) [[User:Ketiltrout" alt="BICEP2望远镜">南极洲已经发现了原始引力波的证据，这是大爆炸后空间结构中残留的涟漪。

这些发现非常令人兴奋，因为它们可能揭示了宇宙诞生后不久的“暴胀”时期发生的事情。

为了了解更多信息，克里斯·史密斯采访了BICEP2团队成员之一、明尼苏达大学的克莱门特·普赖克。

Chris -首先，告诉我们什么是引力波。

克莱姆:嗯，引力波是时空结构的扭曲，它以光速在空间中传播。它们有各种不同的口味。正如你所说的，我们本周宣布的发现，是宇宙诞生时产生的原始引力波。附近宇宙中的致密物体也可能产生引力波，但这是另一回事。

克里斯-那么，为什么花了这么长时间才发现这些海浪呢?它们有什么特别之处使它们难以被发现?

克莱姆:嗯，我们看到的引力波，我们所做的是看到它们在宇宙微波背景图案上的印记，因为它是在宇宙开始40万年后写的。所以，在最初的40万年里，宇宙是一个热而致密的等离子体。随着它的膨胀和冷却，最终，它解耦了，我们看到宇宙微波背景从那个时候向我们走来。我们看到的是一个微妙的印记，一个额外的印记，是由超早期的引力波造成的，就像写在40万年的图案上一样。我们所看到的唯一可能的引力波来源，它们完全符合对引力波来自非常非常早期宇宙的预测。所以，在开始后的一万亿分之一秒。

克里斯:那么，简单地说，你有一个点源，在这个灾难性的强大爆炸中爆炸——大爆炸。这是我们目前用标准望远镜无法观测到的。所以现在，它有点像一个黑盒子。我们不知道里面发生了什么。但它确实产生了能量和光它们的回声至今仍在宇宙中回荡我们称之为宇宙微波背景。然后你就可以读出这个信号了这个信号今天仍然存在。你可以用这些波来推断在最初的40万年左右发生了什么。

克莱姆:对。所以，研究40万年前的模式在这一点上是一门很发达的科学。我们已经研究了好几年了。温度和各向同性，温度波动，只是天空中不同地方的亮度差异然后测量偏振模式。开始的时候，我们测量的是一种一般的极化因为密度上有小的偏差。这叫做E模偏振。所以，本周最重要的是首次探测到B模偏振。B模式是一种旋涡状的极化模式。如果你想一下天空中的一些小矢量，然后如果你分解这个图案，如果你能看到一个漩涡，那就是引力波的特征。就像我说的，那些引力波来自非常非常开始的时候。 It's a way of seeing back further. As you said, we can't see back using light any further that 400,000 years, but we can use the gravitational waves to get information about earlier times still.

克里斯-他们能告诉你什么，他们告诉你在最初的40万年左右发生了什么?

克莱姆:这周的发现是关于第一个万亿分之一秒，对吧?在这段时间里，有这样一个理论，这个假设认为宇宙极度膨胀，本质上是超光速的膨胀，在不到一秒的时间里膨胀了一个巨大的因子。膨胀的过程为随后的热大爆炸创造了初始条件。这是热大爆炸前的序曲。根据对初始条件的各种观察，人们强烈怀疑暴胀确实发生过。但该理论还有一个额外的预测，即膨胀过程应该向时空结构注入引力波。但他们从未被发现过。所以，这是本周最重要的事情，我们实际上看到了一个来自通货膨胀的新预测。这是确凿的证据证明暴胀理论是宇宙诞生的正确理论。

我的意思是，在网上看一下彼得·科尔斯是苏塞克斯大学理论天体物理学教授。他有一个博客，他说他对你的发现有点怀疑，因为他说，如果你看看你的结果，你只在微波的一个特定频率范围内发现了这个，极化，扭曲。为什么你没有在其他人身上发现这个或者你只是没有在其他频率上发现?

克莱姆:所以，我们非常确信我们发现的信号是真实的，而且是在天空中，但问题是，它是什么?这真的是我们认为我们看到的原始信号吗，或者它可能是我们自己星系的前景发射。所以，虽然我们的星系在这些波长上发出的辐射相当微弱，但它仍然有一点，我们现在的灵敏度已经达到了一个非常棒的水平。所以，担心的是，因为我们只在150千兆赫的一个频率上达到了很高的灵敏度，潜在地，我们无法保护这个信号不是银河系前景因为前景的频谱与宇宙微波背景的热辐射不同。如果你有多个频率，你可以区分不同类型的信号，你可以排除前景。现在，我们已经排除了前景的可能性，但他是对的，前景没有人们想的那么高。

克里斯-欧洲航天局花费了巨大的精力将普朗克计划送入太空来进行这些测量。他们还没有发现这个，或者至少他们没有这么说。那么，为什么你在南极洲的望远镜发现了它，除了你显然很聪明而他们没有之外?

克莱姆-所以我们把脖子伸得更远了。所以，我们是一个小型的地面实验，目标明确。所以，我们专门设计了这个实验来寻找这些原始引力波。如果我们没有找到他们，我们基本上会两手空空。而普朗克计划就像你说的，要昂贵得多，但它更普遍。所以，它可以用标准的宇宙微波背景各向异性来做各种科学研究，也可以用星系科学来做很多事情。这是一个非常普遍的实验。所以基本上，我们领先的原因只是因为我们决定瞄准这个特定的利基科学并积极地追求它。