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BICEP2 從宇宙微波背景中找到新的引力波證據

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發表於 2014-3-19 22:42:12 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
本帖最後由 mca 於 2014-3-29 01:10 編輯

2014 年 3 月,美國科學家宣稱找到新的引力波證據,他們利用在南極洲冷凍的 BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2) 望遠鏡觀測宇宙大爆炸的餘輝 ----- 微波背景輻射。微波背景輻射是一種均勻分佈在宇宙空間的微弱電磁波,它如同埋藏在宇宙深處的 化石,記錄早期宇宙許多訊息。 來自早期宇宙各方向的光子因為被自由電子散射而具偏振性,包括 E 模式偏振和十分微弱的 B 模式偏振,後者要用超靈敏的大面積檢測器才可分辨,其特點是會形成卷曲圖樣,見下圖。 BICEP2 的研究員排除了其他因素影响後,認為那些卷曲偏振始於宇宙暴脹時產生的原始引力波 (primordial gravitational waves),原始引力波使空間張縮,光子穿過張縮的空間後波長增加或減少,不同波長的光子 (也就是溫度差異的光子) 被電子散射便在微波背景留下 B 模式偏振的印記。 今次的引力波證據也進一步支持 1980 年代提出的「宇宙暴脹」理論 。


註:  最先發現引力波是 1970 年代兩位科學家 泰勒與赫爾斯 (Taylor and Hulse),兩人使用阿雷西博射電望遠鏡研究一對在天鷹座以近距互繞的中子星 (編號 PSR B1913+16,其中一顆是脈衝星),他們發現雙星的軌道週期只有 7.75 小時,最特別的是,這個軌道週期依照引力波的理論每年遽減約 76 μs,兩人都認為引力波把雙星的輻射能量帶走,結果軌道逐漸收細,週期也相應縮短。這是初次取得的非直接引力波證據,泰勒與赫爾斯因此分享了 1993 年諾貝爾物理學獎。


引力波新聞
http://www.nature.com/news/teles ... ional-waves-1.14876

引力波怎樣使宇宙微波背景產生 B 模式偏振 ?
GravitationalWaves_vs_CMB.jpg
Emode_Bmode_Polarization.jpg
CMB_Bmode_Polarization.jpg
發表於 2014-3-28 03:57:25 | 顯示全部樓層
終於找到了關於宇宙的暴漲起源的直接證據,真的叫人振奮
觀測結果的獲得還先於普朗克衛星,Plank Satallite 還未找到相
的痕跡

發表於 2014-6-18 12:49:57 | 顯示全部樓層
From國立臺灣大學科學教育發展中心<http://case.ntu.edu.tw/blog/?page_id__&paged=5>

【專題報導】發現重力波的方法及其深遠意涵2014 年 04 月 15 日   奧妙宇宙
■要了解「宇宙泛星系偏振背景成像二代」 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2, BICEP2) 研究團隊,如何發現驗證宇宙暴脹理論的重力波,首先要從宇宙微波背景輻射 (cosmic microwave background, CMB) 開始談起。
編譯|高英哲
  宇宙微波背景輻射是彌漫在整個天空中的微弱餘暉,時間可追溯到大霹靂發生後 38 萬年。在這之前的新生宇宙,溫度跟密度都太高,光無法在不碰到物質的情況下行進;等到宇宙冷卻到能夠形成中性原子時,光就可以暢行無阻地穿越空間,形成宇宙微波背景輻射。然而在大霹靂發生後瞬間產生的重力波,早就已經在宇宙微波背景輻射裡頭留下了痕跡。
  BICEP2 團隊利用由大約 250 個指甲大小的偏振偵測器,透過無線電波望遠鏡觀測天空中的一小塊區域,尋找宇宙微波背景輻射裡頭,一種叫做「B模」的特殊偏振情形——這種偏振表示這些古早宇宙遺留下來的光,其偏振方向受到重力波的影響,產生扭曲或卷曲的現象。重力波是時空結構裡的漣漪,有人稱之為「大霹靂的最初震顫」;根據愛因斯坦的廣義相對論,重力波會在行進時擠壓空間,從而對宇宙微波背景輻射產生一種獨特的偏振模式。重力波跟光波一樣,也有左旋跟右旋的偏振之分。
  負責設計 BICEP2 偵測器的史丹佛大學物理系助理教授郭兆林說:「重力波有偏振方向之分,因此漩渦狀的B模偏振,就是代表有重力波存在的獨特信號。」


 樓主| 發表於 2014-8-6 15:23:16 | 顯示全部樓層
8 月消息

BICEP2 發現的 B-mode polarization

歐洲 Planck 計劃與 BICEP2 的觀測結論不同,前者認為那些 "B 模式偏振" 可能不是源自原始引力波 (宇宙暴脤) 而是由困在銀河系磁場內的塵粒引起的。
参考 http://www.alanchuhk.com/BICEP2_Inconclusive.pdf
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