|
Расшифровка симметрии Вселенной
|
|
|
|
Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Physical Review Letters 27 января, группа исследователей, изучающих неопределенности, связанные с явлением, известным как космическое двойное лучепреломление, разработала метод уменьшения неопределенностей в своих наблюдательных измерениях. Это исследование является первым, в котором количественно рассмотрена неопределенность, связанная с углом двойного лучепреломления, который является важнейшей наблюдаемой величиной, которая может дать ключ к неизвестным физическим теориям, нарушающим лево-правую симметрию Вселенной, и к пониманию темной материи и темной энергии.
|
|
|
|
Космический микроволновый фон, остаточное излучение Большого взрыва, несет важную информацию о самых ранних моментах существования Вселенной. Недавние наблюдения выявили признаки едва заметного изменения поляризации этого древнего света — явление, известное как космическое двойное лучепреломление. Считается, что за этим вращением скрываются неизвестные элементарные частицы, называемые аксионами. Точное измерение угла вращения космического двойного лучепреломления (the birefringence angle - угол двойного лучепреломления) важно для раскрытия неизвестной физической теории, лежащей в ее основе.
|
|
|
|
Угол поворота можно определить, измерив амплитуду сигнала, называемую корреляцией CMB EB (см. изображение ниже). Предыдущие измерения показали, что он составляет приблизительно 0,3 градуса.
|
|
|
|
|
|
|
Новый анализ предполагает больший угол
|
|
|
|
Исследовательская группа, возглавляемая доктором философии Высшей школы наук Токийского университета Фумихиро Наокавой, совместно с доцентом проекта Kavli Institute for the Physics and Mathematics of Universe (Kavli IPMU, WPI) Тошией Намикавой, провела детальное исследование неопределенностей, связанных с космическим двойным лучепреломлением. Исследование показало, что угол поворота может быть больше заявленного ранее значения примерно на 0,3 градуса.
|
|
|
|
"Можете ли вы определить, какой сегодня день, просто взглянув на часы? Нет, вы не можете. Чтобы определить дату по стрелкам часов, вам нужно знать, сколько раз стрелки поворачивались с момента наступления определенной даты и времени. С научной точки зрения, ситуация, подобная ситуации со стрелками этих часов, когда наблюдение только за текущим состоянием не показывает, сколько оборотов произошло в прошлом, описывается как ситуация с 360-градусной фазовой неопределенностью.
|
|
|
|
"Подобно часам, реликтовое излучение, которое мы можем наблюдать, находится только в своем текущем состоянии. Следовательно, углы поворота, такие как 0,3 градуса, 180,3 градуса и 360,3 градуса, должны быть неразличимы. Это означает, что угол двойного лучепреломления имеет фазовую неопределенность в 180 градусов", - сказал Наокава.
|
|
|
|
Устранение фазовой неопределенности в сигналах
|
|
|
|
Исследователи разработали способ устранить эту неоднозначность, обнаружив, что форма сигнала корреляции EB может кодировать информацию о том, сколько поворотов претерпело направление поляризации. Рассмотрение деталей корреляции EB может устранить эту неоднозначность.
|
|
|
|
Разработанный исследователями метод уменьшения неопределенности обеспечит методику будущих наблюдений космического двойного лучепреломления с использованием высокоточных данных и проверки лежащих в основе физических теорий, таких как обсерватории Саймонса и Лайтберда.
|
|
|
|
Кроме того, команда недавно обнаружила, что, когда принимается во внимание фазовая неопределенность, космическое двойное лучепреломление также влияет на другой тип CMB-сигнала, известный как корреляция EE. Корреляция EE является ключевым наблюдаемым показателем, используемым для определения "оптической глубины" Вселенной, которая может быть использована для изучения космической реионизации. В результате, это открытие может потребовать пересмотра ранее опубликованных измерений оптической глубины.
|
|
|
|
В отдельной статье, также опубликованной в журнале Physical Review Letters 27 января, автор Наокава исследовал методы преодоления ошибок, генерируемых самим телескопом при наблюдении космического двойного лучепреломления. Он открыл новый метод подтверждения этого явления с использованием определенных типов небесных объектов, включая радиогалактики, питаемые сверхмассивными черными дырами, что может помочь будущим исследователям раскрыть природу темной энергии.
|
|
|
|
Источник
|
