Bestätigung der Urknall-Inflation: Q&A mit Studie Führer John Kovac

Am Montag (März 17) ein Team von Astronomen einen Ruck durch die Physik und Kosmologie Gemeinschaften geschickt und machte Schlagzeilen auf der ganzen Welt.

Die Forscher unter der Leitung von John Kovac des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, angekündigt, dass sie erkannt hatte, eine Art von Polarisation genannt "B-Modi" in der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB), das alte Licht, das begann das Universum nur 380.000 Jahre nach dem Urknall zu sättigen.

Die B-Modi nur durch Gravitationswellen entstanden sein könnte ein paar winzige Sekundenbruchteile nach dem Urknall, während eines Zeitraums genannt "Inflation", die das Universum von bloßen Quantenfluktuationen etwas makroskopische Größe erweitern sah, sagen Wissenschaftler. [Kosmische Inflation & Gravitationswellen: vollständige Abdeckung der großen Entdeckung]

Ob es hält – und die meisten Astronomen scheinen zu denken, es wird — die Entdeckung öffnet ein neues Fenster auf ein Reich der extreme Physik und gibt Astronomen ein viel besseres Verständnis von dem Urknall und unmittelbar danach.

Space.com holte Kovac vor kurzem zu reden, die großen finden, deren Auswirkungen und was bedeutet die Entdeckung für ihn und sein Team auf einer persönlichen Ebene.

Space.com: Was bedeutet das für Astronomie und Kosmologie? Was ist die größte Implikation dieser Fund?

John Kovac: Nun, die B-Mode-Signatur im CMB auf den eckigen Skalen-eckigen Skalen von 1 bis 5 Grad, das ist – gilt allgemein als die "Smoking Gun" Signatur der Inflation. Es ist die einzigartige Vorhersage der Inflation, die wir erwarten würde, da sein im Universum, nach jeder alternative Theorie. Es ist grundsätzlich in das Paradigma der Inflation selbst, diese Prognose ist integriert.

So gesehen haben, ein Signal mit unseren Teleskopen und sehr klar und mit hohen Signal-Rausch, das scheint, dass die Vorhersage genau entsprechen – Dies ist bei weitem die meisten direkten Beweis, dass das Universum offenbar uns angeboten hat, dass Inflation tatsächlich korrekt ist.

Space.com: Wie sicher sind Sie über die B-Mode-Erkennung? Gibt es eine andere Erklärung, oder ist das ziemlich viel ein Slam-Dunk?

Kovac: Das Papier beschreibt die statistische Zuverlässigkeit der Messung, und es ist zwischen fünf und sieben Sigma. Das ist extrem wichtig. das Signal-Rausch ist sehr hoch.

Wir haben jahrelang über dieses Dataset brütete und erledigt alle Arten von interne Konsistenzprüfungen und das high-Signal Rausch-ermöglicht es uns, unsere Daten in vielerlei Hinsicht zerschneiden und bestätigen, dass das Signal, das wir sehen, konsequent in alle Teile der Daten zu sehen ist. Das erlaubt uns, viele mögliche instrumentelle Effekte auszuschließen, die man befürchten könnte.

So haben wir sehr sorgfältig gemacht, und wir sehr zuversichtlich sind, dass das Signal, das wir sehen, real ist und es am Himmel ist. Dies ist wahrscheinlich ein direktes Abbild von Gravitationswellen über den Himmel zeigt uns das frühe Universum.

Die Möglichkeit, dass eine B-Mode-Muster in der Polarisierung durch etwas anderes als Inflation oder Gravitationswellen erzeugt wird ist natürlich etwas, das wir nicht absolut ausschließen, aber wir entdecken Sie die Möglichkeiten in unserer Zeitung. [Die Suche nach Gravitationswellen (Galerie)]

Die Möglichkeit, dass das B-Modus-Signal, das wir sehen, sind durch ein Muster von polarisierten Staub in unserer eigenen Galaxie entsteht ist zum Beispiel eine Möglichkeit, die dass viele Menschen betrachten und sind zu Recht besorgt. Und wir sagen, dass die Daten, die wir jetzt haben diese Erklärung durch mehrere Zeilen Argumentation mißbilligt.

So glauben wir, dass bei weitem die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass es die B-Mode-Signatur von Inflation, ein direktes Abbild der Gravitationswellen, die durch die Inflation vorhergesagt werden.

Es wird kontrovers sein. Wir können erwarten, dass Menschen versuchen werden, es aus allen Richtungen schießen, und wir, die laden – das ist der wissenschaftliche Prozess, und es werden unterhaltsam und interessant.

Space.com: , So ist diese Erkennung ein Smoking Gun für die Inflation. Aber sagt es uns auch dazu, wie die Inflation Prozess aufgetreten ist?

Kovac: Ja, tut es. Es gibt viele Details, viele Modelle der Inflation. Aber die Grundlagen des inflationären Paradigmas sind gut etabliert und sind universell. Einer davon ist, dass die Amplitude der diese Gravitationswellen direkt entspricht, wie schnell das Universum zum Zeitpunkt dieser kosmologische aufblasen war Skalen aus dem Horizont während dieser frühen Prozess projiziert wurden. Und wie schnell das Universum direkt aufblasen war sagt Ihnen, welche Energie Inflation passierte.

Die Skala, die wir mit unserem Experiment, die Waage sondieren sind an denen wir dieses Signal erkannt haben entspricht, was schon lange verstanden hat der vorhergesagten Energie Maßstab sein, an dem große vereinheitlichte Theorien zu betreiben und zu vereinheitlichen, die starken, die schwachen und die elektromagnetische Kraft, die alle zusammen. Sind also die Energien von 10 ^ 16 GeV oder so, Gigaelectron Volt. Dass seit langem eine beliebte Wahl für sich vorzustellen, was die Wahrscheinlichkeit Energie Skala der Inflation, im großen und ganzen ist. [Wie gab Inflation dem Universum die ultimative Kickstart (Infografik)]

Eine Implikation des Sehens Gravitationswellen in der Stärke, dass wir sie gesehen haben, ja, in der Tat ist, also das ist der Energie-Skala der Inflation. Und eine andere Sache, die ein wichtiger Aspekt davon, der ganz wesentlich ist, dass die Produktion von diese Gravitationswellen während der inflationären Prozess stützt sich auf die Interaktion der Quantenmechanik und der allgemeinen Relativitätstheorie. Es beruht eigentlich darauf, dass Gravitonen, das Gravitationsfeld wird quantisiert. Und das ist etwas, von denen wir keine vorherige direkte Beweise gehabt hätten.

Space.com: So ist die Existenz von Gravitonen nun auf festem Boden sowie?

Kovac: Nun, wenn die Schwerkraft nicht irgendwie quantisiert wurden — und ich denke, jeder wird angenommen, dass es sein muss, oder wir nicht wirklich, Physik überhaupt verstehen – aber es waren nicht quantisiert, wenn man diesem Hintergrund von Gravitationswellen aus Inflation nicht erwarten würde.

So ist es in der Regel eine ab Annahme, die in all diese Theorien der Inflation integriert ist, aber es ist nicht etwas für gewährt, entweder. Dies ist ein Punkt, der vor kurzem von einigen Physikern hervorgehoben worden ist –, dass viele Kosmologen diesen Punkt nehmen für selbstverständlich halten, aber es ganz wesentlich ist.

Space.com: Diese Entdeckung wird zweifellos viele andere Projekte begeistern. Was Sie tun, hoffe, dass zukünftige Experimente machen, oder was erwartest du zu tun?

Kovac: Es gibt viele Experimente gibt, die bereits sehr aktiv für dieses B-Modus-Signal von der Inflation suchen, so ich bin sicher, es wird nicht sein, lange bevor es gibt Follow-up, von uns und von anderen – auch aus der [Europäischen Weltraumorganisation] Planck Satellit, wir hoffen. Und Follow-up die Abdeckung zu erweitern wird und die Informationen haben wir über dieses Signal an mehrere Frequenzen und einen größeren Teil des Himmels, und wir werden mehr über den inflationären Prozess.

Wie wir ein breiteres Spektrum an eckige Schuppen bedeckt, werde wir tatsächlich die Entwicklung der Inflation, die Entwicklung der Energie-Skala verfolgen wie Inflation entfaltet. Und das ist eine sehr aufregende Aussicht.

Space.com: Auf eine persönliche Note, wie fühlt es sich an, die eine potenziell monumentale Entdeckung macht das Team anzuführen?

Kovac: Es ist extrem spannend – viele Menschen in unserem Team arbeiten seit vielen Jahren auf dieses Ergebnis. Aber wir sind alle zu diesem Zeitpunkt konzentrierte sich auf die sorgfältige und korrekte Arbeit, was wir können, erklären unsere Messungen der scientific Community, weil wir verstehen, wie wichtig dies ist. Wir wissen, was wir haben, potenziell sehr, sehr spannend in seinen Implikationen ist.

Space.com: Schließlich haben wie die letzten Tage für Sie gewesen? Und waren Sie überrascht, dass die Ergebnisse ein großes Aufsehen in der ganzen Welt, oder Sie bereit waren, eine Art Wissenschaft Rockstar geworden?

Kovac: Nun, ich muss sagen, dass wir zu schätzen wie die Bedeutung der Ergebnisse und deren Potenzial mit Nachdruck auf fundamentale Physik – wir erwarten gäbe es Neuigkeiten, aber nicht dieses Niveau; die Resonanz war überwältigend. Ich bin erschöpft, aber es macht mich (wieder) zu schätzen wissen wie universal ist unser Interesse an die wirklich großen Fragen.

Andrew Lange, mein Mentor am Caltech und ein großer Führer dieser Experimente, die vor vier Jahren leider verstorben verwendet, um Menschen über das Potenzial der Wissenschaft durch die Frage "wie weit wir sehen können?" Ich erwarte, dass er sagen würde, nun, es offensichtlich, dass die Antwort ist, dass viel weiter zurück ist als wir uns einmal vorstellen wagte möglich war. Das hat eine Menge Phantasie der Menschen erfasst.

Mike Wall auf Twitter folgen @michaeldwall und Google + . Folgen Sie uns @Spacedotcom, Facebook oder Google +. Ursprünglich veröffentlicht am Space.com.