تأكيد تضخم الانفجار العظيم: سؤال وجواب مع قائد الدراسة جون كوفاتش

جون كوفاتش في القطب الجنوبي

جون كوفاتش ، من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، أمام تلسكوب Keck (على اليمين) و BICEP2 (على اليسار) ، مع تلسكوب القطب الجنوبي في الخلفية (أقصى اليسار). (رصيد الصورة: دينيس بركاتس)



في يوم الاثنين (17 مارس) ، أرسل فريق من علماء الفلك هزة عبر مجتمعات الفيزياء وعلم الكونيات وأصدروا أخبارًا على الصفحة الأولى حول العالم.



أعلن الباحثون ، بقيادة جون كوفاك من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، أنهم اكتشفوا نوعًا من الاستقطاب يسمى `` أوضاع B '' في الخلفية الكونية الميكروية (CMB) ، وهو الضوء القديم الذي بدأ يشبع الكون بـ 380.000 فقط. بعد سنوات من الانفجار العظيم.

يقول العلماء إن الأنماط B لا يمكن أن تنتج إلا عن طريق موجات الجاذبية بضع أجزاء صغيرة من الثانية بعد الانفجار العظيم ، خلال فترة تسمى `` التضخم '' والتي شهدت الكون يتوسع من مجرد تقلبات كمومية إلى شيء ذي حجم مجهري. [التضخم الكوني وموجات الجاذبية: تغطية كاملة لاكتشافات رئيسية]



إذا صمد - ويبدو أن معظم علماء الفلك يعتقدون أنه سيكون كذلك - فإن الاكتشاف يفتح نافذة جديدة على عالم من الفيزياء المتطرفة ويعطي علماء الفلك فهمًا أفضل بكثير لل الانفجار العظيم وعواقبها مباشرة.

التقى موقع ProfoundSpace.org مؤخرًا بـ Kovac للتحدث عن الاكتشاف الكبير وتداعياته وما يعنيه الاكتشاف له ولفريقه على المستوى الشخصي.

تتعقب التقلبات الصغيرة في درجات الحرارة لخلفية الموجات الكونية الميكروية (الموضحة هنا كلون) تقلبات الكثافة البدائية في الكون المبكر التي بذرت النمو اللاحق للمجرات. تنتج هذه التقلبات نمطًا من الاستقطاب في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي لا يلتوي فيه. من المتوقع أن تنتج موجات الجاذبية الناتجة عن التضخم نمطًا أكثر خفوتًا يتضمن التواء (



تتعقب التقلبات الصغيرة في درجات الحرارة لخلفية الموجات الكونية الميكروية (الموضحة هنا كلون) تقلبات الكثافة البدائية في الكون المبكر التي بذرت النمو اللاحق للمجرات. تنتج هذه التقلبات نمطًا من الاستقطاب في إشعاع الخلفية الكونية الميكروي لا يلتوي فيه. من المتوقع أن تنتج موجات الجاذبية الناتجة عن التضخم نمطًا أكثر خفوتًا يتضمن استقطابًا ملتويًا ('الوضع B') ، بما يتوافق مع النمط الذي لاحظه BICEP2 ، والذي يظهر هنا كخطوط سوداء. تُظهر مقاطع الخط قوة الاستقطاب والاتجاه في مناطق مختلفة من السماء.(رصيد الصورة: BICEP2 Collaboration)

ProfoundSpace.org: ماذا يعني هذا لعلم الفلك وعلم الكونيات؟ ما هو أكبر تأثير لهذا الاكتشاف؟

جون كوفاتش:حسنًا ، توقيع B-mode بتنسيق CMB في المقاييس الزاويّة - المقاييس الزاويّة من 1 إلى 5 درجات ، أي - يُنظر على نطاق واسع على أنّها توقيع 'مسدس الدخان' للتضخم. إنه التنبؤ الفريد بالتضخم الذي لا نتوقع وجوده في الكون ، وفقًا لأي نظرية بديلة. إنه مبني بشكل أساسي في نموذج التضخم نفسه ، هذا التنبؤ.



لذلك ، بعد أن رأيت إشارة مع التلسكوبات ، وبوضوح شديد ، ومع وجود إشارة عالية للضوضاء ، يبدو أن هذا يتطابق مع هذا التنبؤ تمامًا - وهذا هو إلى حد بعيد الدليل الأكثر مباشرة على أن الكون قد قدم لنا على ما يبدو أن التضخم صحيح في الواقع.

موقع demokratija.eu: ما مدى تأكدك من اكتشاف الوضع B؟ هل هناك أي تفسير آخر ، أم أن هذا يشبه إلى حد كبير البطولات الاربع؟

كوفاتش:تصف الورقة الثقة الإحصائية للقياس ، وتتراوح بين خمسة وسبعة سيجما. هذا مهم للغاية ؛ إشارة الضوضاء عالية جدًا.

لقد ظللنا لسنوات طويلة في مجموعة البيانات هذه وقمنا بجميع أنواع فحوصات الاتساق الداخلية ، وتسمح لنا الإشارة العالية إلى الضوضاء بتقسيم بياناتنا بعدة طرق والتأكد من أن الإشارة التي نراها تُرى باستمرار في جميع أجزاء البيانات . يسمح لنا ذلك باستبعاد العديد من التأثيرات الآلية المحتملة التي قد يقلق المرء بشأنها.

لقد فعلنا ذلك بعناية شديدة ، ونحن على ثقة تامة من أن الإشارة التي نراها حقيقية وأنها في السماء. ربما تكون هذه صورة مباشرة لموجات الجاذبية عبر السماء ، تظهر لنا الكون المبكر.

احتمالية أن تكون إشارة الوضع B التي نراها ناتجة عن نمط من الغبار المستقطب في مجرتنا ، على سبيل المثال ، هو احتمال يفكر فيه كثير من الناس ويشعرون بالقلق تجاهه. وسنقول أن البيانات التي لدينا الآن لا تحبذ هذا التفسير من خلال خطوط متعددة من التفكير.

لذلك نعتقد أن التفسير الأكثر ترجيحًا إلى حد بعيد هو أن هذا هو توقيع الوضع B من التضخم ، وهي صورة مباشرة لموجات الجاذبية التي يتنبأ بها التضخم.

سيكون الأمر مثيرًا للجدل. يمكننا أن نتوقع أن يحاول الناس إطلاق النار عليها من كل اتجاه ، ونحن ندعو ذلك - هذه هي العملية العلمية ، وستكون ممتعة وممتعة.

التضخم هو القوة الغامضة التي فجرت حجم الكون الرضيع من تحت المجهري إلى العملاق في جزء من الثانية. انظر كيف نظرية التضخم الكوني للانفجار العظيم والكون

التضخم هو القوة الغامضة التي فجرت حجم الكون الرضيع من تحت المجهري إلى العملاق في جزء من الثانية. شاهد كيف تعمل نظرية التضخم الكوني للانفجار العظيم وتمدد الكون في مخطط المعلومات هذا من موقع ProfoundSpace.org.(رصيد الصورة: بقلم كارل تيت ، فنان الرسوم البيانية)

موقع demokratija.eu: لذا فإن هذا الاكتشاف هو مسدس دخان للتضخم. لكن هل يخبرنا أيضًا عن كيفية حدوث عملية التضخم؟

كوفاتش:نعم إنها كذلك. هناك تفاصيل كثيرة ونماذج كثيرة للتضخم. لكن أساسيات النموذج التضخمي راسخة وعالمية. أحدها هو أن سعة موجات الجاذبية هذه تتوافق مباشرة مع السرعة الكون كانت تضخم في الوقت الذي تم فيه إسقاط تلك المقاييس الكونية خارج الأفق خلال هذه العملية المبكرة. ويخبرك مدى سرعة تضخم الكون بشكل مباشر بما يحدث تضخم الطاقة.

المقياس الذي نحققه في تجربتنا ، المقياس الذي اكتشفنا به هذه الإشارة ، يتوافق مع ما كان يُفهم منذ فترة طويلة أنه مقياس الطاقة المتوقع الذي تعمل به النظريات الموحدة الكبرى ، ويوحد القوي والضعيف والكهرومغناطيسي القوة جميعًا معًا. هذه طاقات تبلغ 10 ^ 16 جيجا إلكترون فولت أو نحو ذلك ، جيجا إلكترون فولت. لطالما كان هذا خيارًا شائعًا لتخيل مقياس الطاقة المحتمل للتضخم ، بشكل عام. [كيف أعطى التضخم الكون البداية المطلقة (رسم بياني)]

إذاً ، أحد الآثار المترتبة على رؤية موجات الجاذبية بالقوة التي رأيناها هو ، نعم ، في الواقع ، هذا هو مقياس الطاقة للتضخم. والشيء الآخر الذي يعتبر جانبًا مهمًا من هذا الأمر أساسي تمامًا هو أن إنتاج موجات الجاذبية هذه أثناء عملية التضخم يعتمد على تفاعل ميكانيكا الكم والنسبية العامة. إنها في الواقع تعتمد على وجود الجرافيتونات ، حيث يتم تكميم مجال الجاذبية. وهذا شيء لم يكن لدينا دليل مباشر مسبق عليه.

موقع demokratija.eu: لذا فإن وجود الجرافيتونات موجود الآن على أرض صلبة أيضًا؟

كوفاتش:حسنًا ، إذا لم يتم تحديد كمية الجاذبية بطريقة ما - وأعتقد أن الجميع يفترض أنها يجب أن تكون كذلك ، أو أننا لا نفهم الفيزياء حقًا على الإطلاق - ولكن إذا لم يتم تحديدها كميًا ، فلن تتوقع هذه الخلفية لموجات الجاذبية من التضخم.

لذلك عادة ما يكون افتراض بداية مدمج في كل هذه نظريات التضخم ، لكنه ليس شيئًا يجب اعتباره أمرًا مفروغًا منه أيضًا. هذه نقطة أبرزها بعض الفيزيائيين مؤخرًا - أن العديد من علماء الكونيات يعتبرون هذه النقطة أمرًا مفروغًا منه ، لكنها أساسية تمامًا.

موقع demokratija.eu: هذا الاكتشاف سيلهم بلا شك العديد من المشاريع الأخرى. ماذا تأمل أن تفعل التجارب المستقبلية ، أو ماذا تتوقع منهم أن يفعلوا؟

كوفاتش:هناك العديد من التجارب التي تبحث بالفعل بنشاط كبير عن إشارة الوضع B من التضخم ، لذلك أنا متأكد من أنه لن يمر وقت طويل قبل أن تكون هناك متابعة ، منا ومن الآخرين - بما في ذلك من [European Space وكالة] القمر الصناعي بلانك ، إننا نأمل. وستعمل هذه المتابعة على توسيع التغطية والمعلومات التي لدينا حول هذه الإشارة إلى ترددات متعددة وجزء أكبر من السماء ، وفي هذه العملية سوف نتعلم المزيد عن عملية التضخم.

نظرًا لأننا نغطي نطاقًا أوسع من المقاييس الزاويّة ، فسنقوم في الواقع بتتبع تطور التضخم ، وتطور مقياس الطاقة مع تطور التضخم. وهذا احتمال مثير للغاية.

موقع demokratija.eu: على الصعيد الشخصي ، ما هو شعورك عندما تكون قائد الفريق الذي يقوم بهذا الاكتشاف الضخم المحتمل؟

كوفاتش:إنه أمر مثير للغاية - لقد عمل العديد من الأشخاص في فريقنا لسنوات عديدة على هذه النتيجة. لكننا جميعًا في هذه المرحلة نركز على القيام بأكثر عمل دقيق وصحيح يمكننا القيام به لشرح قياساتنا للمجتمع العلمي ، لأننا نفهم مدى أهمية ذلك. نحن نعلم أن ما لدينا يحتمل أن يكون مثيرًا للغاية في تداعياته.

ProfoundSpace.org: أخيرًا ، كيف كانت الأيام القليلة الماضية بالنسبة لك؟ وهل فوجئت بأن النتائج أحدثت ضجة كبيرة حول العالم ، أم أنك مستعد لتصبح نوعًا من نجوم موسيقى الروك؟

كوفاتش:حسنًا ، يجب أن أقول إننا قدرنا مدى أهمية نتائجنا وتأثيرها المحتمل على الفيزياء الأساسية - توقعنا أن تكون هناك أخبار ، ولكن ليس هذا المستوى ؛ كانت الاستجابة ساحقة للغاية. أنا مرهق ، لكن هذا يجعلني أقدر (مرة أخرى) مدى عالمية اهتمامنا بالأسئلة الكبيرة حقًا.

أندرو لانج ، معلمي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والقائد العظيم لهذه التجارب ، والذي توفي للأسف قبل أربع سنوات ، وكان يلهم الناس حول إمكانات العلم من خلال طرح السؤال ، 'إلى أي مدى يمكننا أن نرى؟' أتوقع أن يقول الآن أنه من الواضح أن الإجابة أبعد بكثير مما كنا نتخيل أنه كان ممكنًا. لقد استحوذ هذا على الكثير من خيال الناس.

تابع مايك وول على تويتر تضمين التغريدة و + Google . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك أو + Google . نُشر في الأصل في موقع demokratija.eu.