Ранното лъчение на Вселената може да е ключ към важни въпроси във физиката

Астрофизици от Калифорнийския университет в Сан Диего измерили лекото гравитационно изкривяване в поляризираното лъчение на ранната Вселена и открили, че тези древни микровълни могат да станат важно космологично изпитание на общата теория на относителността на Айнщайн.

Тези измервания имат потенциал да намалят оценъчната маса на неуловимите субатомни частици, известни като неутрино.

Лъчението може дори да осигури на физиците ключ към други важни загадки на нашата Вселена: как невидимата тъмна материя и тъмната енергия, които е невъзможно да се открият със съвременни телескопи, могат да се разпределят по цялата Вселена.

Учените измерили измененията в поляризацията на микровълните, излъчвани от космическия микровълнов, или реликтов, фон на ранната Вселена.

Както и поляризираната светлина (която вибрира в една посока и се получава от разсейването на видимата светлина на повърхността на океана, например), поляризираните микровълни (B-mode), открити от учените, са се родили в реликтовото лъчение на ранната Вселена само 380 000 години след Големия взрив, когато Космосът е изстинал достатъчно, за да позволи на протоните и електроните да се обединят в атоми.

Астрономите смятаха, че уникалната поляризация на B-mode на ранния Космос ще им позволи ефективно да „видят“ части от Вселената, невидими за оптичните телескопи. С помощта на процеса, наречен „слабо гравитационно линзиране“, учените смятали, че изкривявания в схемата на поляризацията на B-mode ще им позволи да съставят карта на регионите, запълнени с невидима тъмна материя и тъмна енергия, а също да проверят общата теория на относителността в космологични мащаби.

Скорошното откритие потвърждава две догадки. Измервайки данните от поляризацията на реликтовото лъчение, получено от POLARBEAR (Северно Чили), разработен специално за откриване на B-mode поляризация, астрофизиците от Сан Диего открили слабо гравитационно линзиране в своите данни. Така те стигнали до изводите, които им позволяват ад съставят детайлна карта на структурата на Вселената, да ограничат оценъчната маса на неутриното и да проверят ОТО.

„За първи път направихме подобни измервания, използвайки данните от поляризацията на реликтовото лъчение – разказва Чанг Фенг, водещ автор и физик от Калифорнийския университет в Сан Диего. – Това беше първото пряко измерване на линзирането на поляризацията на реликтовото лъчение. И най-чудното е, че данните от линзирането съвпадат с предсказанията на Айнщайн в рамките на ОТО. Сега можем да потвърдим ОТО в космологични мащаби.“

Един от най-важните въпроси във физиката, който може да бъде решен въз основа на тези данни, е масата на слабо взаимодействащото неутрино. Преди се смяташе, че неутриното изобщо няма маса, но съвременните изчисления показват, че масата му е под 1,5 електронволта.

Фенг допълва още, че данните, получени в хода на неговото изследване, са недостатъчно статистически удовлетворителни, за да се правят каквито и да било изводи за масата на неутриното. Но в бъдеще той и колегите му планират да анализират достатъчно данни с POLARBEAR, за да определят с точност масата на неуловимите частици.

„Това изследване е първата стъпка с използването на поляризирано линзиране за измерване на масата на неутриното, когато цялата Вселена влиза в ролята на лаборатория.

В края на краищата ще можем да поставим достатъчно неутрино на „везните“, за да измерим тяхната маса с точност. Това би било изключително постижение за астрономията, космологията и физиката, разбира се“, допълва Ченг.