非营利性的西蒙斯基金会将资助一个新的天文台,以寻找宇宙早期伸展的迹象
这一切是怎么开始的?宇宙的起源可能是科学中最大的谜团,但令人惊讶的是,研究人员在试图解决这个问题时确实有一些确凿的证据可以参考。宇宙微波背景(CMB),一种弥漫于太空的微波雾,是现存最古老的光——它是在大约137亿年前释放的,当时极热且密度极低的宇宙冷却到足以让光子第一次自由移动。那是在大爆炸后38万年,杏耀招商自那以后,光一直在太空中飞行。虽然光本身已经是难以想象的古老,但它可能保存了更早以前发生的事情的记录——具体地说,它可能包含引力波的印记,这些引力波可能在宇宙空间和时间的最初时刻穿过宇宙。
为了寻找这些波,科学家们启动了西蒙斯天文台(Simons Observatory),这是一个耗资4000万美元的望远镜项目,将在智利的阿塔卡马沙漠(Atacama Desert)建造,由总部位于纽约的非营利性机构西蒙斯基金会(Simons Foundation)资助。“我们不知道[引力波]会出现在什么水平,但有一个水平,如果它们更小,我们就无法测量它们,”西蒙斯天文台发言人、宾夕法尼亚大学的宇宙学家马克·德夫林说。“目前的实验还没有一项接近于能够做到这一点。西蒙斯的资助让我们在取得进展方面取得了巨大的飞跃。”
这些原始重力波与波最近发现混淆大张旗鼓的激光干涉引力波天文台(LIGO)——由一个暴胀理论预测,这意味着宇宙可能在规模急剧膨胀后的第一个分数秒出生。这种扭曲的快速膨胀会在时空中产生重力波,这些波可能以所谓的“b模式”的形式印在CMB上——CMB光的偏振或方向的卷曲图案。西蒙斯基金会(Simons Foundation)创始人吉姆•西蒙斯(Jim Simons)表示:“我认为,我们很有可能找到通胀是否真的发生的答案。”
b模式的发现将被许多人视为通货膨胀的有力证据,但并不能说服所有人。越来越多的人对这一理论持怀疑态度,他们认为,到目前为止还没有发现原始引力波,这一事实已经排除了许多最合理的暴涨理论。“它已经极其重要,我们看不到他们,如果我们继续看不见他们,我认为这将是一个重要的心理影响的人,使他们希望环顾四周,看看是否有更好的想法,”普林斯顿大学的物理学家保罗•斯坦哈特说,谁是通货膨胀的创始人之一,但已经对这个理论。然而,许多天体物理学家支持暴涨理论,因为它可以解释我们当前宇宙的许多特征,比如空间似乎是平坦的,而且在各个方向上都大致相同。普林斯顿大学理论物理学家、西蒙斯天文台执行委员会成员大卫·斯佩格尔说:“膨胀理论是我们目前最好的想法,但如果它不是我们50年后的早期宇宙理论,我也不会感到惊讶。”“对我来说,这是获得更好数据的动机之一。我们可能会发现一些有趣的异常现象,为更深入的理论指明方向。”
这种可能性吸引了辩论各方的科学家。“我认为这是对该领域非常慷慨和富有远见的贡献,”斯坦哈特谈到西蒙斯基金会(Simons Foundation grant)时说(他没有参与该项目)。“我认为,无论如何,它都将具有历史价值。参与这些实验的人员绝对是非常棒的,非常可靠,这是非常具有挑战性的,精确的工作,需要最大的照顾。”
大约两年前,科学家对原始引力波发出了假警报。在南极进行的宇宙河外极化2 (BICEP2)实验背景成像的研究人员声称, 杏耀客服怎么联系,他们已经看到了b模式的有力证据,但他们的发现后来被证明是基于来自我们星系尘埃的污染。BICEP2是少数几个仍在寻找古代引力波迹象的实验之一,杏耀招代理这些实验包括地面上的望远镜和空中气球。
西蒙斯天文台将配备大约5万个集光探测器——大约是目前运行的所有探测器的10倍。Devlin估计,这个项目反过来将为一个更大的未来项目——CMB第四阶段奠定基础,该阶段将建造总共约50万个探测器的无线电天线。
能源部的高能物理部门计划帮助资助第四阶段,可能的资助来自国家科学基金会和可能的国际机构。西蒙斯说:“有时候,私人慈善事业取得进展后,政府会继续支持。”“通过我们的努力,这将鼓励他们加入进来。西蒙斯天文台还得到了参与机构——普林斯顿大学、加州大学圣地亚哥分校、加州大学伯克利分校、宾夕法尼亚大学和劳伦斯伯克利国家实验室——以及海辛-西蒙斯基金会的资助。
望远镜——或者望远镜——可能在三年内开始建造,十年内开始观测。“宇宙微波背景辐射在科学上是如此的丰富和强大,”芝加哥大学的物理学家约翰·卡尔斯特罗姆说,他没有参加西蒙斯天文台的项目。“作为一个社区,我们一直在试图找出如何继续提取这些信息。我们真的需要团结起来,需要社区的努力来达到下一个层次。这似乎是真正开始推动这一目标的一种方式。”