BICEP没有探测到引力波吗?

早在2013年,BICEP就声称探测到了引力波,但这一发现一直存在争议。尽管如此,搜索仍在继续
2016年2月26日

采访

剑桥大学的David Marsh博士和加州大学圣地亚哥分校的Jon Kaufmann博士

如果你回想一下2014年初,你可能会想起一个团体BICEP2望远镜一群美国天文学家使用BICEP望远镜研究天空,寻找大爆炸产生的引力波残余……他们大张旗鼓地发表了他们的发现,报告了这些涟漪的发现。不幸的是,随后的测试表明,他们看到的实际上是太空尘埃。但他们的研究仍在继续,因为他们试图找到并利用这些引力波来探测宇宙大爆炸之后宇宙历史上最早的时刻发生了什么;这是一个被称为“暴胀”的时期,但它比传统望远镜所能看到的时间要久远,这就是为什么我们需要引力波来探测它。Graihagh杰克逊……

Graihagh -如果你像我一样喜欢蹦极,你可能会在座位上跳来跳去。你知道吗,如果你是,你就是在制造引力波。很酷吧?

大卫:是的,很酷。小得无法探测,但你却在制造引力波。

格雷哈:是的,大卫·马什是对的;它们太小了,我们甚至无法察觉。我们只能捕捉到大事件的涟漪,比如两个黑洞碰撞。但是宇宙历史上最大的事件——大爆炸呢?

哦,是的,绝对是这样,暴胀理论,大爆炸背后的那种爆炸。这将使引力波波及整个宇宙。

格莱哈——但是138亿年前的乔恩·考夫曼会是什么样子呢?嗯,有一种叫做CMB的东西——宇宙微波背景。这是一种微弱的光,以几乎均匀的强度充满宇宙;这是创造的余热,大爆炸的余辉,在过去的138亿年里在太空中流动。就像太阳加热的岩石在晚上再次辐射热量一样。注意我是怎么说的,虽然几乎均匀的强度。又是大卫·马什……

大卫:当我们用微波波长观察天空时,我们会看到宇宙微波背景,我们会看到几乎所有地方的温度都是一样的。所以我们可以计算温度,它是2.7开尔文,负271度。

grahagh -很冷吗?

大卫:冷,是的。然后你可以计算它,第一,第二,第三,第四,然后在第五位你看到它开始变化,所以在那个温度水平上,它开始波动。

Graihagh -温度波动只在小数点后第五位之后-这绝对是疯狂的。但余热的这些微小变化对宇宙的研究至关重要,因为它是那些大爆炸光粒子的化石印记,告诉我们另一种波动;引力波在时空结构中产生的涟漪。但是像乔恩·考夫曼这样的BICEP小组成员必须竭尽全力才能探测到它们——就像南极一样……

你能听到的是乔恩和他的同事们骑着雪橇前往望远镜的视频。他们穿得太多了,一点肉都看不见,尽管这是一个美丽的蓝天和阳光明媚的日子。

Jon:这可能很辛苦,但我们的望远镜所做的是寻找宇宙微波背景的温度,E模偏振和B模偏振。

Graihagh -那么你在寻找的两极分化是什么?

光是一种电磁辐射。这意味着有一个振荡的电磁场如果它有一个喜欢振荡的方向。如果你想象你拿着一根弦,你上下挥动你的手,你就会在弦上产生一种波,它在一个方向上极化——上下方向。如果你左右挥动你的手,就会产生左右偏振波。它只是意味着你产生的波有一个优先轴。

格雷哈:这就是你检测到的?

乔恩:对。在这个宇宙微波背景时间,只有引力波才能产生B模偏振。很明显,我们看到了一些东西,我们都不相信。我们都认为这是某种系统性的污染,所以我们开始着手,很长一段时间,只是试图说服自己,我们所看到的不是真的。各种各样的疯狂想法,包括我最喜欢的一个,那就是通信卫星可能干扰了我们的望远镜,所以我们排除了这种可能性。最后一切都被排除了;看起来这一定是在天上。然后,我们发表了文章,并开始出现在《纽约时报》和美国国家公共电台等媒体上。各种各样的新闻来源,然后事情变得非常有趣。

Graihagh -你知道为什么它变得有趣吗?因为一些看起来很无趣的东西——灰尘。是的,你没听错,灰尘。像彗星,超新星,都会在它们的尾迹中留下尘埃,这些尘埃可以模仿乔恩正在寻找的光偏振信号。但当另一颗名为普朗克的卫星出现时,它表明事情并没有那么简单。乔恩和BICEP团队继续在南极寻找这种极化和引力波的迹象。但现在LIGO团队已经找到了它们,乔恩是否应该放弃幽灵……现在它不再是鬼了……

Jon:所以这些引力波,像BICEP这样的实验正在寻找的引力波是非常重要的,因为它们将成为暴胀理论的证据。我认为,暴涨理论是人类历史上最重要的理论之一,因为它是关于"我们为什么在这里"的问题,暴涨理论回答了这个问题。因此,虽然有大量的证据可以证明这一点,但还没有发现确凿的证据,那就是这些引力波。

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