Zespół astrofizyków z Harvard-Smithsonian Center niedawno zauważył, co może być pierwszą bezpośrednią wskazówką do teorii Wielkiego Wybuchu - że wszechświat przeszedł od osobliwości 13, 7 miliarda lat temu do dzisiejszej ogromnie rozproszonej masy. Ciągłe rozszerzanie.

Podczas badania przeprowadzonego w latach 2010–2012 radioteleskop BICEP2 wykrył pierwszy rzut fali grawitacyjnej. Jest to zjawisko pierwotnie przewidywane przez Alberta Einsteina w jego teorii względności - zgodnie z którą grawitacja byłaby zniekształceniem przestrzeni spowodowanym przez duże ciała - i występowałaby tylko w kataklizmicznych zdarzeniach, takich jak fuzja Dwie czarne dziury.

Wykrywanie fali grawitacyjnej wzmacnia teorię wczesnej ekspansji Wszechświata Źródło zdjęcia: Reproduction / Wikimedia Commons

Fala ta powstałaby z trylionów trylionów sekundy, gdy wszechświat doświadczył początku ekspansji przewidywanej przez zwolenników Wielkiego Wybuchu - służąc, zdaniem naukowców, jako dowód tego początkowego ruchu.

W rzeczywistości sam Einstein opisał model jako nieobserwowalny. Jego dowody w praktyce, oprócz wzmocnienia teorii Wielkiego Wybuchu, muszą również zmienić i / lub głęboko skonsolidować kilka obecnych paradygmatów naukowych. Warto przyjrzeć się temu bliżej.

Stacja Amundsen - Scott South Pole, na której znajduje się radioteleskop BICEP2 Źródło zdjęcia: Reproduction / Harvard

Pod względem wpływu wydarzenie porównano z weryfikacją bozonu Higgsa (przeprowadzoną w 2012 r. W CERN).

Związek między Einsteinem a Newtonem

Zgodnie z Teorią Względności Einsteina każde duże ciało powoduje zauważalne zniekształcenie w samej siatce przestrzeni - która jest rozciągana lub ściskana zgodnie z jej wymiarami (patrz zdjęcie poniżej). Dla fizyka byłaby to definicja kontrowersyjnej siły znanej jako „grawitacja”.

„Zakrzywiona przestrzeń” zaproponowana przez Einsteina. Grawitacja byłaby przestrzennym zniekształceniem. Źródło obrazu: Reproduction / Wikimedia Commons

Jednak w przeciwieństwie do innych podstawowych sił fizyki kwantowej - elektromagnetyzmu, silnej siły jądrowej i słabej siły jądrowej - grawitacji, do czasu odkrycia zespołu Harvard-Smithsonian Center fale grawitacyjne nigdy nie przekroczyły granic modeli teoretycznych.

Promieniowanie tła kosmicznego

Chociaż nadal rozprzestrzenia się w kosmosie, fale grawitacyjne w końcu stały się niewiarygodnie słabe, co wyklucza ich wykrycie, powiedzmy, konwencjonalnymi środkami. Właśnie tam pojawia się radioteleskop BICEP2.

„Ślady” pozostawione przez pierwotne fale grawitacyjne na cząstkach elementarnych Źródło zdjęcia: Reprodukcja / Harvard

Pracując w oparciu o wykrywanie fal radiowych, urządzenie jest w stanie skanować tak zwane promieniowanie tła kosmicznego. W szczególności zespół Harvard-Smithsonian Center szukał śladów polaryzacji w trybie B - standard RCF, który mógł być wytworzony jedynie przez pozostałości fal grawitacyjnych, reprezentujących rodzaj „śladu” pozostawionego przez wspomniane podstawowe fale cząstek (patrz zdjęcie powyżej) .

Fale grawitacyjne zostały wykryte po mikroskopowym badaniu danych BICEP2 Źródło: Reproduction / Wikimedia Commons

Poparcie naukowe

Chociaż odkrycie wciąż podlega kontroli społeczności naukowej, ogólny konsensus był dość przychylny. Jest to w rzeczywistości dowód na to, że człowiek przeszedł od „nic” do dzisiejszej kosmologicznej organizacji poprzez kataklizm, znany jako Wielki Wybuch około 14 miliardów lat temu.

Koncepcja artystyczna, która z biegiem lat rozszerzyła ekspansję Wielkiego Wybuchu. Źródło obrazu: Reproduction / Wikimedia Commons

Innymi słowy, byłby to ostateczny dowód na to, że struktura wszechświata - w tym to, co widzisz, co wiesz i wszystko inne, co może się zdarzyć - została ustalona w niewielkim przepływie grawitacyjnym, który miał miejsce w pierwszych trylionach trylionowej sekundy. kosmos powstał. Jeśli odkrycie się sprawdzi, pozostaje czekać na rozwój wydarzeń.

FAQ: W końcu co dokładnie zostało udowodnione?

W obliczu odkrycia Harvard-Smithsonian Center pisarz Luis Fernando Verissimo prawdopodobnie zapytałby: „Co to i tak ma wspólnego z moją latte?” W rzeczywistości dla niewtajemniczonej głowy zrozumienie wymiarów radioteleskopu BICEP2 może być trochę trudne, prawda?

Fale grawitacyjne zostały przewidziane przez Einsteina, który opisał je jako niemożliwe do wykrycia. Źródło obrazu: Reproduction / Wikimedia Commons

Jednak możliwe jest, że krótkie podsumowanie tematów Natury pomoże, powiedzmy, „dopracować” nieco swoją latte - zarówno jeśli chodzi o definicje, jak i możliwe implikacje. Sprawdź to poniżej:

• Albert Einstein przewidział „fale grawitacyjne” prawie 100 lat temu. Jednak jego obliczenia wykazały, że jest on tak bardzo słaby, że fizyk uważał, że nigdy nie będzie możliwe udowodnienie jego istnienia. Zatem dane zgromadzone przez BICEP2 są jak dotąd najbardziej przekonującymi dowodami - poprzez bezpośrednie wykrycie - że istnieją fale grawitacyjne;
• Fale grawitacyjne są potwierdzeniem teorii, która musi głęboko zmienić kosmologiczny obraz zbudowany na podstawie klasycznych standardów naukowych. Teoria ta, zwana „kosmiczną inflacją”, stwierdza, że ​​we wczesnych momentach istnienia wszechświat przeżywał krótki okres ekspansji (dlatego sam Wielki Wybuch);
• Podczas kosmicznej inflacji temperatura wszechświata - a tym samym poziomy energii osiągane przez jego cząstki elementarne - były tryliony razy wyższe niż w jakimkolwiek laboratorium, nawet w akceleratorze dużych cząstek zderzacza hadronów CERN-a;
• Biorąc pod uwagę, że kosmiczna inflacja jest zjawiskiem kwantowym, a fale grawitacyjne są częścią fizyki klasycznej, ustanowienie fal grawitacyjnych służy jako połączenie między nimi (jak pokazano powyżej) i może być pierwszym dowodem na to, że grawitacja ma natura kwantowa, a także inne siły natury;
• Kosmiczna inflacja nie jest jedynym zjawiskiem zdolnym do wytwarzania fal grawitacyjnych. W rzeczywistości każde ciało o stosunkowo dużej masie, poddane dużemu przyspieszeniu, może je wytworzyć. Obecnie wiele obserwatoriów na całym świecie próbuje znaleźć fale grawitacyjne z kataklizmicznych zdarzeń, takich jak połączenie dwóch czarnych dziur w jedną; i
• BICEP2 znajduje się na Antarktydzie, na stacji Amundsen - Scott South Pole, na wysokości ponad 2800 metrów nad poziomem morza. W związku z tym występuje suche powietrze (raczej woda blokuje mikrofale). Ponieważ znajduje się w praktycznie niezamieszkanym miejscu, obserwatorium również nie cierpi z powodu interferencji telefonu komórkowego, sygnałów telewizyjnych ani innych elektronicznych urządzeń.