Forskere finder den rygende pistol for kosmisk inflationsteori

»Det er et game-changing resultat.«

Sådan skriver fysikeren Philip Gibbs på sin blog i anledning af, at forskere tilknyttet Bicep2-eksperimentet på Antarktis har offentliggjort, at de har fundet de første direkte beviser på kosmisk inflation.

Det er præcist det, som forskerne ifølge rygterne, som Ingeniøren tidligere i dag har rapporteret, forventede at fremlægge.

En af teoretikerne bag teorien for kosmisk inflation, Alan Guth fra Massachusetts Institute of Technology siger til Nature:

»Det er tale om en ny brik, der får billedet om inflation til at passe.«

Han tilføjer, at resultatet helt bestemt er en Nobelpris værd. Andre har allerede spekuleret i, at Alan Guth også selv har fået forøget sine chancer for en Nobelpris betragteligt med opdagelsen.

Nature har en større beskrivelse af resultaterne.

Fysikeren Liam McAllister fra Cornell University, som bringer en detaljeret gennemgang af forskningresultatet, kalder det en spektakulær og historisk opdagelse.

»Det bliver ikke større end dette,« skriver han.

Han tilføjer dog et par advarende ord om, at det måske er for godt til at være sandt. Først når et andet eksperiment kan bekræfte observationerne, kan vi tillade os at åbne champagneflaskerne, mener McAllister.

Opdagelsen er hjemme

Men skal man tro forskerne ved Bicep er opdagelsen i hus.

I en videnskabelig artikel, som senere vil blive indsendt til et videnskabeligt tidsskrift, men som allerede er tilgængelig på Internettet, skriver forskerne, at de med en signifikans større end 5 sigma, som er kravet til en opdagelse, har fundet, at den såkaldte r-faktor, der groft sagt beskriver styrken af de såkaldte primordiale B-bølgetyper i den kosmiske baggrundsstråling, er 0,2.

Ligesom lys kan være polariseret, er der også en svag grad af polarisation af det kosmiske baggrundssignal. Der findes to forskellige polarisationssignaler, kaldet E-bølgetyper og B-bølgetyper, fordi disse minder om egenskaber af det elektriske felt (E) og det magnetiske felt (B) inden for elektrostatikken.

E-bølgetyperne blev opdaget i 2002, men de er ikke særlig interessante, da de blev dannet lang tid efter inflationsperioden på et tidspunkt, hvor stråling og atomer stadig var tæt koblet til hinanden.

De første B-bølgetyper blev detekteret sidste år af South Pole Telescope, men de stammer fra gravitationelle linseeffekter i forbindelse med store galaksehobe. De har dog nærmest kun karakter af et forstyrrende baggrundsignal, der skal fjernes for, at man kan se de primordiale B-bølgetyper, der er forbundet med inflationsprocessen.

Styrken af B-bølgetyperne (r-faktoren) viser, hvor kraftig ekspansionen af Universet var under den kortvarige inflationsproces og ved hvilket energiniveau, inflationen fandt sted.

Michael Turner fra Univeriry of Chicago siger til Nature, at resultaterne viser, at energiniveauet var ca. 10^16 gigaelektronvolt. Det er ved samme energiniveau, at forskerne forventer, at tre af de fire fundamentale naturkræfter – den svage, stærke og elektromagnetiske kraft – er forenet.

Blev Planck-forskerne taget på sengen?

Alle venter nu på de resultater af polarisationen af kosmiske baggrundsstråling, der vil blive fremlagt, når forskerne bag den europæiske satellit Planck senere præsenterer deres målinger herom.

Efter planen skulle de disse data være fremlagt til sommer. Det bliver interessant at se, om Planck-forskerne nu vil fremskynde en offentliggørelse af deres data, som formodentligt er meget tæt på at være gennemanalyseret.

I modsætning til Bicep2, som udelukkende har studeret himlen direkte over Sydpolen, så har Planck foretaget en fuld kortlægning af hele himlen, og derfor kan Planck måske giver mere information om den stadig noget gådefulde inflationsproces.

For hvad satte inflationsprocessen i gang, og hvad fik den til at stoppe? Det savner man stadig gode svar på.

Supernøjagtige målinger

For at finde de eftertragtede B-bølgetyper har forskerne skullet opmåle den kosmiske baggrundsstråling med en nøjagtighed, der er bedre end en timilliontedel af en kelvin og skullet fjerne forstyrrende signaler i deres analyse.

De opnåede dette dels ved at benytte et nyt mere følsomt eksperiment (Bicep2), der blev installeret i slutningen af 2012, og dels ved at sammenligne målingerne med resultaterne fra forgængeren Bicep1.

Denne video fra 2012 beskriver eksperimentet.