目前,科學家們已經在微波背景輻射中發現了溫度漲落,并且與暴脹理論預言相符合。但是,要想找到更有力的證據,就需要尋找原初引力波產生的偏振信號。原初引力波是由于暴脹期間空間本身震蕩而產生的,在傳播過程中會對微波背景輻射造成偏振影響。這種偏振信號有兩種模式:E模式和B模式。E模式比較容易被檢測到,因為它不僅可以由原初引力波產生,還可以由普通物質密度擾動產生。而B模式則只能由原初引力波產生,因此是暴脹理論最直接和最強有力的證據。
然而,在尋找B模式偏振信號時,科學家們面臨著很多困難和挑戰。首先,B模式偏振信號非常微弱,需要非常精確和靈敏的探測器才能捕捉到。其次,B模式偏振信號會受到很多干擾和污染,比如來自銀河系或者其他星系團的塵埃、磁場、自由電子等。因此,要想從微波背景輻射中提取出B模式偏振信號,就需要非常精確地消除或者減小這些干擾和污染。
宇宙不僅均勻膨脹,而且內部存在微小的密度缺陷,這使我們能夠隨著時間的推移形成恒星、星系和星系團。在均勻背景之上添加密度不均勻性是了解當今宇宙的起點
為了實現這個目標,科學家們設計了一些專門用于探測B模式偏振信號的實驗裝置,比如南極望遠鏡(BICEP)、背景輻射偏振實驗(POLARBEAR)、歐洲空間局的普朗克衛星等。其中最引人注目的是2014年由BICEP2團隊宣布的發現,他們聲稱在微波背景輻射中檢測到了B模式偏振信號,并且推斷出暴脹發生時的能量約為10^16 GeV,相當于質子質量的10萬億倍。這個結果如果被證實,將是一個巨大的突破,因為它不僅證明了暴脹理論,還揭示了我們無法直接探測到的極高能量物理。
暴脹期間發生的量子漲落確實在整個宇宙中被拉伸,後來,較小規模的漲落疊加在較早的、較大規模的漲落之上。從理論上講,這也應該產生比宇宙視界更[[大尺度]]的波動:超視界波動。這些場波動會導致早期宇宙中的密度缺陷,進而導致我們在宇宙微波背景中測量到的溫度波動。
然而,在隨后的幾年里,這個結果遭到了很多質疑和反駁。首先,其他實驗裝置沒有復現BICEP2團隊的發現。其次,普朗克衛星團隊指出,BICEP2團隊沒有充分考慮銀河系塵埃產生的偏振信號對結果的影響。
經過重新分析數據后,發現銀河系塵埃可以完全解釋BICEP2團隊觀測到的信號,并且不能排除原初引力波產生的信號為零的可能性。因此,BICEP2團隊的發現被認為是不成立的,或者至少是沒有說服力的。
盡管如此,科學家們并沒有放棄尋找B模式偏振信號的努力。他們正在改進和升級實驗裝置,以提高探測靈敏度和消除干擾噪聲。他們還在合作和分享數據,以增加觀測精度和可靠性。他們希望在未來幾年內能夠找到更有力的證據來支持或者否定暴脹理論。
如果暴脹理論被證實,那麼我們就可以窺探到大爆炸之前宇宙的樣子。根據暴脹理論,宇宙大爆炸之前并不是一個奇點,而是一個具有有限溫度、密度、體積和能量的狀態。這個狀態可能是由于另一個宇宙坍縮而產生的,也可能是由于多個宇宙之間相互碰撞而產生的。
如果暴脹理論被否定,那麼我們就需要尋找其他可以解釋微波背景輻射中觀測到的現象和特征的理論。這些理論可能涉及到了更高維度、更基本粒子、更奇異相互作用等等。無論如何,我們都將對我們所處的宇宙有更深刻的認識。
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