Was bedeutet Gravitations Wellen vom Big Bang für Physik

Die Entdeckung der Wellen in der Raumzeit aus der geheimnisvollen frühesten Momente nach dem Urknall ist nicht nur ein "Smoking Gun" für eine rasche Expansion des Universums aber auch hätte erhebliche Auswirkungen auf die Physik.

Wenn das Wahrzeichen finden diese Gravitationswellen, kündigte Montag (März 17) bestätigt wird, würde es starke nachweisen, dass das Universum in eine extrem schnelle Burst rechts erweitert, nachdem es geboren wurde, ein Prozeß bekannt als kosmische Inflation. Aber die Entdeckung bietet auch einen Einblick in grundlegende Physik, unter anderem vielleicht, die Idee, dass an einer Stelle, die meisten oder alle die Kräfte der Natur in eine einzelne Kraft vereinheitlicht wurden Wissenschaftler sagen.

Die Entdeckung stellt "die ersten echten Daten, die wir haben, dass wir uns getrost zu den frühesten winzigen Bruchteil einer Sekunde in der Geschichte des Universums, identifizieren können", sagte Sean Carroll, ein theoretischer Physiker am California Institute of Technology, die nicht an der Forschung beteiligt war.

"Es sagt viel über die Dynamik der Inflation – was Energie, es passiert an, vielleicht, wie die Inflation-Feld mit der Zeit entwickelt" Carroll erzählte Leben Wissenschaft. "Das wird letztlich dienen, um alle Arten von möglichen Ideen über Physik an diese superhigh Energien zu beschränken." [Die Suche nach Gravitationswellen (Galerie)]

Das Aufblasen Universum

Inflation-Theorie postuliert, dass die Raumzeit erweitert sehr schnell ab nur 10 ^-35 Sekunden – etwa ein Billionstel ein Billionstel einer billiardstel Sekunde – nachdem das Universum vor fast 14 Milliarden Jahren gebildet.

Die Erkennung des Lichts übrig vom Urknall, bekannt als der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB), verstärkt die Theorie der Inflation. Jedoch dieses Licht sättigt das Universum begann erst etwa 380.000 Jahre nach dem Urknall, also so weit war in der Zeit zurück, wie Wissenschaftler sehen konnte.

Aber hypothetische Wellen in der Raumzeit, bekannt als Gravitationswellen, deren Existenz 1916 von Albert Einstein vorgeschlagen wurde, würde lassen sich viel weiter als das zurück – fast den ganzen Weg zurück bis zur Geburt des Universums.

Nun hat ein Team unter der Leitung von John Kovac des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics eine Signatur von Gravitationswellen in der CMB entdeckt. Die Gravitationswellen waren polarisiert, wie Lichtwellen polarisiert werden können. Die potenziell monumentale Entdeckung erfolgte mit Hilfe des BICEP2 (Abkürzung für "Hintergrund Imaging der kosmischen extragalaktischen Polarisation") in der Antarktis.

Vereinten Kräfte

Wissenschaftler vermuten, daß in den ersten Momenten des Universums, die Kräfte der Natur als eine einzelne Kraft zusammengefügt wurden; die Vereinigung dieser Kräfte (mit Ausnahme von Schwerkraft) wird als große vereinheitlichte Theorie bezeichnet.

Die Intensität des Signals Gravitations-Welle das Team erkannt schlug ein Energieniveau von ca. 2 x 10 ^ 16 Gigaelectron Volt beim Aufpumpen. Das ist eine Billion Mal höher als die Energie der Kollisionen in der Large Hadron Collider am CERN, wo das schwer fassbare Higgs-Boson Teilchen – dachte zu erklären, wie andere Teilchen ihre Masse — erkannt wurde. Die Energien der neu entdeckten Gravitationswellen übereinstimmen durch große vereinheitlichte Theorie vorhergesagt, sagten die Forscher.

"Wir wissen nicht, wenn es nur ein Zufall ist, ob es uns etwas Grundlegenderes, sagt", sagte Uros Seljak, Astrophysiker an der University of California, Berkeley und Lawrence Berkeley National Laboratory, die erste vorgeschlagenen Messungen von polarisierten Gravitationswellen verwendet werden könnten, um den frühesten Momenten des Universums zu rekonstruieren.

Die Feststellung kann letztlich machen es möglich, Sonde-Modelle, die versuchen, alle vier Grundkräfte vereinen – einschließlich Schwerkraft – z. B. String-Theorie, die besagt, dass das Universum von eindimensionalen Objekten Strings genannt besteht. [Verdreht Physik: 7 mind-blowing Ergebnisse]

Quantengravitation

Neben der Bestätigung der inflationären Geschichte des frühen Universums, sind die Ergebnisse der erste, der Schwerkraft auf der Skala der Quantenmechanik, bekannt als Quantengravitation Arbeiten zeigen.

"Während der Inflation war alles quantenmechanisch, einschließlich Raum und Zeit selbst,", sagte Brian Keating, ein Mitarbeiter am BICEP2, der auch einer der Hauptprüfer des POLARBEAR Experiments in Chile, einer der Gruppen, die versuchen wird, um die Ergebnisse zu bestätigen. "Die gewaltsame schaudernd von Raum und Zeit diese Wellen der Schwerkraft produziert," sagte Keating Live Science.

Der Nachweis von Gravitationswellen ist nur der Anfang, sagte Seljak. Jetzt versucht Wissenschaftler, sie über verschiedene Fraktionen des Himmels, beobachten mit sowohl Boden- und weltraumgestützten Teleskopen. Der Bizeps Team Entdeckung, wenn bestätigt, schließt bereits eine Reihe von Modellen der Inflation. Durch die Messung von Gravitationswellen in diesen verschiedenen Maßstäben, werden Astronomen diese Modelle noch weiter einschränken sagte er.

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