Pagājušajā mēnesī astrofizisti paziņoja par revolucionāru atklājumu: tika konstatēti pārliecinoši pierādījumi par gravitācijas viļņu pastāvēšanu, un šo viļņu avots varētu būt inflācijas periods tūlīt pēc lielā sprādziena.
Varbūt tas ir pārliecinoši pierādījumi, bet vai var būt vēl viens skaidrojums?
Dokumentā, kas pagājušajā nedēļā tika prezentēts ArXiv provizoriskajās publikācijās, trīs teorētiskie fiziķi atstāja prom no Kosmiskās ekstragalaktiskās polarizācijas 2 (BICEP2) projekta rezultātiem, norādot, ka ir vēl viens gravitācijas viļņu avots.
Pirmkārt, atgriezīsimies mazliet. Kas ir inflācija un kā gravitācijas viļņi kļuva par pierādījumu par tā rašanos?
Visuma vienreizības grafiskais attēlojums.
Īsumā, kad BICEP2 projekta laikā atklāja polarizācijas masas kosmiskā mikroviļņu fonā (CMB), signāls atbilda teorētiskajām prognozēm par to, kā izskatās gravitācijas viļņi. Tomēr līdz šim gravitācijas viļņi (kuru esamība Einšteins ieteica, pirms vispārējās relativitātes teorijas izstrādes pirms gandrīz 100 gadiem) bija ļoti grūti atklāt. Tātad pēc pirmā acu uzmetiena BICEP2 pētījuma rezultāti ir vēsturiski. Šos gravitācijas viļņu novērojumus neapstrīd neviens zinātnieks. Bet kā šie gravitācijas viļņi galu galā atstāja neizdzēšamu marķējumu uz kosmiskā mikroviļņu fona? Tas ir strīds.
Kosmiskā mikroviļņu slānis pastāv visur, mūsu novērošanas iespēju robežās. Uzskatot to par Lielā sprādziena „Echo”, kas notika pirms gandrīz 14 miljardiem gadu, mēs varam analizēt ļoti nelielas temperatūras svārstības (pazīstamas kā “anizotropijas”), lai iegūtu priekšstatu par Visuma struktūru tūlīt pēc Lielā sprādziena.
Kosmologi uzskata, ka, lai Visums pastāvētu pašreizējā mērogā, Lielais sprādziens pirmo reizi notika, un tad bija intensīva paātrinājuma periods. Ātrāk nekā gaismas ātrums, paplašināšanās bija viena miljarda daļa no miljarda daļa no miljonā daļas sekundes pēc Lielā sprādziena.
Visuma evolūcijas posmi. Lai palielinātu, noklikšķiniet uz attēla
Mūsdienu izpratnei par Visumu būs taisnīgi, ka ir jābūt inflācijai.
Kā izskaidro BICEP2 projekta komanda, kosmiskā mikroviļņu slānī iekļautais gravitācijas viļņi pieņem, ka paši gravitācijas viļņi ir inflācijas izcelsmes. Gravitācijas viļņi, kas ģenerē Visuma enerģiskākos notikumus, sākot no melnajiem caurumiem un beidzot ar zvaigznes sprādzieniem, izplatās kosmosa laikā pie gaismas ātruma. Inflācijas teorija pētnieki arī uzskata, ka primārās gravitācijas viļņus var radīt visintensīvākā notikuma laikā, ko mēs nekad neredzēsim: inflācija. BICEP2 projekta rezultāti neapšaubāmi norāda uz pārliecinošu pierādījumu par šo viļņu inflācijas un kvantu izcelsmi.
Tomēr teorētiskie fiziķi Džeimss B. Dents (Luiziānas Universitāte, Lafayette ), Lawrence M. Krauss (Arizonas Universitāte, Tempe) un Harsh Mathur (Universitāte Case Western Reserve, Klīvlenda, Ohaio ) uzskata, ka BICEP2 pētnieki varēja palaist garām alternatīvu šo viļņu avotu.
"Neskatoties uz to, ka inflācijas signāls joprojām ir ticamākais avots (gravitācijas viļņu signāls), pašreizējais mērījums, diemžēl, joprojām pieļauj iespēju, ka fona gravitācijas viļņi var rasties pēc pašregulēta skalāra fona pārejas, kas notika nedaudz vēlāk." rakstīja fiziku.
Tātad, ko tas nozīmē?
Lambda-CBR Universe Chart (no Lielā sprādziena līdz mūsu laikmetam).
Pēc lielā sprādziena Visums izskatījās kā haotisks enerģijas putns. Tiklīdz tā sāka atdzist, šī enerģija sāka lēnām kondensēties (piemēram, lietusgāzes, kas veidojās no tvaika mākoņos), radot fundamentālas daļiņas un spēkus, kurus mēs pazīstam un mīlam mūsdienu laikmetā. Katra daļiņa un spēks parādījās pēc katras nākamās “fāzes pārejas”. Taču šīs fāzes izmaiņas nebija vienādas un nenotika vienlaicīgi visā Visumā. Fāzes izmaiņas notika lokalizētās kabatās. Bet kritiskajā punktā, kad Visums ir pietiekami atdzisis, tiek uzskatīts, ka šīs kabatas ir izlīdzinājušās uzreiz.
Lai gan šī kritiskā posma maiņa visā Visumā bija mazāk enerģijas nekā agrāk notikušais inflācijas periods, Džeimss B. Dents un viņa komanda liek domāt, ka šis notikums radīja svārstību, kas radīja gravitācijas viļņus, ko BICEP2 tagad novēro kosmiskā mikroviļņu slānī.
Kā norādīts ArXiv, teorētiķi neapspriež, vai inflācija bija vai nav, viņi cenšas noteikt citus gravitācijas viļņu avotus.
Kad runa ir par noslēpumu risināšanu Kosmosa sākumā, jūs nevarat izvēlēties vienu teoriju, kas “pierāda” tikai vienu mehānismu. Lai gan BICEP2 pētnieki ir atraduši spēcīgus pierādījumus tam, ka gravitācijas viļņiem ir inflācijas izcelsme, šis jaunais darbs rāda, ka teorētiskie fiziķi ir tālu no vienprātības.
