Результаты были сделаны с помощью развитой НАСА технологии датчика на телескопе BICEP2 в Южном полюсе в сотрудничестве с Национальным научным фондом.«Работа последними датчиками в наземных и поднимаемых на аэростате экспериментах позволяет нам становиться зрелым эти технологии для космических миссий и, в процессе, делать открытия о вселенной», сказал Пол Херц, директор отдела Астрофизики НАСА в Вашингтоне.Наша вселенная ворвалась в существование в событии, известном как Большой взрыв 13,8 миллиардов лет назад.
Несколько моментов спустя, само пространство, разорванное, расширяясь по экспоненте в эпизоде, известном как инфляция. Контрольные признаки этой ранней главы в истории нашей вселенной отпечатаны в небесах в жаре пережитка, названном реликтовым излучением. Недавно, эта основная теория вселенной была снова подтверждена спутником Планка, миссией Европейского космического агентства, для которой НАСА обеспечило датчик и более прохладную технологию.
Но исследователи долго искали более прямое доказательство для инфляции в форме гравитационных волн, которые сжимают и протягивают пространство.«Маленький, квантовые колебания были усилены к огромным размерам инфляционным расширением вселенной. Мы знаем, что это производит другой тип волн, названных волнами плотности, но мы хотели проверить, произведены ли гравитационные волны также», сказал соруководитель проекта Джейми Бок из Лаборатории реактивного движения НАСА, Пасадена, Калифорния, которая разработала технологию датчика BICEP2. У Бока есть совместная встреча с Калифорнийским технологическим институтом, также в Пасадене.
Гравитационные волны произвели характерный кружащийся образец в поляризованном свете, названном поляризацией «B-способа». Свет может стать поляризованным, рассеявшись от поверхностей, таких как автомобиль или водоем. Поляризованные солнцезащитные очки отклоняют поляризованный свет, чтобы уменьшить яркий свет.
В случае реликтового излучения свет, рассеянный от частиц, назвал электроны, чтобы стать немного поляризованным.Команда BICEP2 взяла проблему обнаружить поляризацию B-способа, сплотив ведущих экспертов в области, разработав революционную технологию и путешествуя в лучшее место наблюдения на Земле в Южном полюсе.
Сотрудничество включает крупные вклады из Калифорнийского технологического института; JPL; Стэнфордский университет, Стэнфорд, Калифорния; Гарвардский университет, Кембридж, Массачусетс; и Миннесотский университет, Миннеаполис.В результате экспериментов, проводимых с 2006, команда была в состоянии произвести убедительное свидетельство для сигнала B-способа, и с ним, самая сильная поддержка все же космической инфляции. Ключ к их успеху был использованием новых датчиков сверхпроводимости. Сверхпроводники – материалы, которые, когда охлаждено, позволяют электрическому току течь свободно с нулевым сопротивлением.
«Наша технология комбинирует свойства сверхпроводимости с крошечными структурами, которые могут только быть замечены с микроскопом. Эти устройства произведены, используя тот же самый процесс микромеханической обработки в качестве датчиков в сотовых телефонах и контроллерах Wii», сказал Энтони Тернер, который делает эти устройства, используя специализированное оборудование для фальсификации в Лаборатории Микроустройств JPL.
Сигнал B-способа чрезвычайно слаб. Чтобы получить необходимую чувствительность, чтобы обнаружить сигнал поляризации, Бок и Тернер развивали уникальное множество многократных датчиков, сродни пикселям в современных цифровых фотоаппаратах, но с добавленной способностью обнаружить поляризацию. Целая система датчика работает в морозных 0.25 Келвине, всего на 0,45 градуса по Фаренгейту выше самого низкого температурного достижимого, абсолютного нуля.«Это чрезвычайно сложное измерение потребовало совершенно новой архитектуры», сказал Бок. «Наш подход похож на взятие камеры и строительство его на печатной плате».
Эксперимент BICEP2 использовал 512 датчиков, которые ускорили наблюдения за реликтовым излучением к 10 разам по предыдущим измерениям команды. Их новый эксперимент, уже делая наблюдения, использует 2 560 датчиков.Эти и будущие эксперименты не только помогают подтвердить, что вселенная, надутая существенно, но и, предоставляют теоретикам первые подсказки об экзотических силах, которые вели пространство и время обособленно.
Результаты этого исследования были представлены журналу Nature.JPL управляет Калифорнийский технологический институт в Пасадене для НАСА.