کشف الگوهای جدید در پس تاب بیگ بنگ

دانشمندان تلسکوپ قطب جنوب برای اولین بار یک اعوجاج خفیف را در قدیمی ترین نور جهان آشکار ساختند که ممکن است ما را در فاش کردن رازهای لحظه اولیه شکل گیری جهان کمک کند. دانشمندان الگوهای چرخانی در قطبش تابش زمینه کیهانی مشاهده کردند که در تعامل با موادی بوده اند که کمی بعد از بیگ بنگ زمانی که جهان فقط ۴۰۰,۰۰۰ سال داشت شکل گرفته اند. این الگوها به “حالت B ” موسوم اند و توسط عدسی های گرانشی شکل می گیرند، پدیده ای که در آن مسیر نور توسط یک جسم بسیار پر جرم منحرف میشود، درست مانند عدسی ای که نور را متمرکز میکند.

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

این کشف با همکاری چند نهاد از محققان به رهبری جان کالستروم پروفسور نجوم و اختر فیزیک دانشگاه شیگاگو و با استفاده از اولین اطلاعات بدست آمده از SPTpol، دوربین حساس به قطبش که در ژانویه ۲۰۱۲ نصب شده بود اتفاق افتاد. وی افزود: آشکار سازی قطبش حالت B توسط تلسکوپ قطب جنوب یک گام و دستاورد فنی بزرگ به سوی فیزیکی، هیجان انگیز است. تابش زمینه کیهانی دریایی از فوتون هاست که پس از بیگ بنگ در تمام فضا پخش شده است و دمای آن به منهای ۲۷۰ درجه سلسیوس میرسد، تنها ۳ درجه بالاتر از صفر مطلق. اندازه گیری این نور باستانی دستاورد عظیمی از دانش را در مورد خواص جهان در اختیار فیزیکدانان قرار میدهد. ثبت تغییرات کوچک در درجه حرارت نور در آسمان کار بسیار پر زحمت و دقیقی است که توسط آزمایش های متعدد صورت میگیرد و دانشمندان حتی دامنه ی وسیعتری نسبت به معلوماتمان در مورد نورهای قطبیده را برای یافتن این تغییرات مورد بررسی قرار میدهند. نور زمانی قطبیده میشود که امواج الکترومغناطیسی آن را ترجیحا در یک جهت خاص متمایل کند. قطبیدگی نور تابش زمینه کیهانی عمدتا ناشی از پراکندگی فوتونها به وسیله الکترونها در ابتدای جهان است از طریق همان فرایندی که نور از سطح دریاچه یا کاپوت ماشین توسط بازتاب، قطبیده می شود. الگوهای قطبیدگی بدون چرخش که با نام حالت E شناخته میشوند از لحاظ آشکار سازی نسبت به حالتB کم نور، آسانتر هستند و این کار برای اولین بار یک دهه قبل با همکاری محققان انجام شده است.
حالتB نمیتواند توسط پراکندگی ساده شکل بگیرد و این نشان میدهد که باید فرایند های پیچیده ی بیشتری در شگل گیری آن نقش داشته باشند از این رو دانشمندان به اندازه گیری آنها علاقه مند هستند. مدت هاست پیش بینی شده که عدسی گرانشی میتواند با گذراندن فوتونها از کهکشانها و دیگر اجسام پرجرم و تغییر مسیر آن به سمت زمین، حالتE را به حالتB تغییر دهد، این پیش بینی اکنون تایید شده است. برای دست یابی به حالتB در داده ها دانشمندان از نقشه های اندازه گیری سابق توزیع جرم در جهان استفاده کردند تا مشخص کنند عدسی های گرانشی چگونه رخ میدهند. آنها اندازه گیری هایشان از حالتE را برای ارائه الگوهای چرخش مورد انتظار به حالتB با داده های توزیع جرم ترکیب کردند. مطالعه دقیق حالتB فیزیکدانان را در درک بهتر جهان یاری خواهد کرد. الگوها میتوانند در نقشه های توزیع جرم استفاده شوند، در نتیجه ذرات کیهانشناختی مهمی مانند نوترینوها ( ذرات کوچک ابتدایی که در تمام جهان شایع اند ) با دقت بیشتری تعریف میشوند. حالت دست نیافتنی تر B باید شواهد چشمگیرتری از تورم ارئه دهند، دوره ی نظری آشفتگی در لحظاتی بعد از بیگ بنگ زمانی که جهان به سرعت در حال گسترش بود.
تورم نظریه است که به خوبی در میان کیهان شناسان مورد توجه قرار گرفته است ،زیرا با مشاهدات در مطابقت دارد، اما تاکنون این نظریه تایید قطعی نشده است. اندازه گیری حالتB تولید شده توسط تورم میتواند راهی برای کاهش شک طولانی مدت نسبت به این نظریه باشد. تشخیص سیگنال قطبیدگی حالتB کهن در پس زمینه ی مایکروویو میتواند به پیدا کردن اولین لرزش حاصل از بیگ بنگ منجر شود( دانکن هانسون، فوق دکترای دانشگاه مک گیل کانادا )

حالتB تورمی هم ناشی از امواج گرانشی است. این ریز موجها در فضا-زمان باعث ایجاد آشفتگی شدید گرانشی میشوند، شرایطی که در طول تورم اولیه وجود داشته است. این امواج اساس اولیه جهان را کشیده و فشرده میکردند که همین میتوانست باعث بالا رفتن الگوهای قطبیدگی حالتB شود. اندازه گیری نتایج قطبیدگی تنها تاییدی بر نظریه تورم نیست بلکه یک دستاورد بزرگ علمی است که میتواند اطلاعات ارزشمندی از فیزیک انرژی های بالا به دانشمندان بدهد بسیار بیشتر از چیزی که ما میتوانیم در شتاب دهنده ذرات به آن دست یابیم. اندازه گیری حالت B از عدسی گرانشی اولین گام مهم در تلاش برای اندازه گیری حالتB تورمی است. در جستجوی حالتB تورمی، حالتB گرانشی مانند نویز به نظر میرسد. نتایج جدید نشان میدهد که این نویز را میتوان تخمین زد و کم کرد و همین عامل این دانشمندان را امیدوار به اندازه گیری حالتB تورمی در زیر این نویز کرده است ( هانسون ).

مترجم: رضا قدبیگی

بیک بنگ

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]