นักฟิสิกส์ยังไม่เข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นในทันทีหลังบิ๊กแบง
โดย ชาร์ลี วู้ด | เผยแพร่ 7 ต.ค. 2564 16:08 น.
ศาสตร์
ช่องว่าง
รอยนิ้วมือของเสียงก้องกังวานตั้งแต่วินาทีแรกอาจซ่อนอยู่ในแสงที่เก่าแก่ที่สุดของเอกภพ แต่นักดาราศาสตร์ยังไม่พบมัน ESA และการทำงานร่วมกันของพลังค์
ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยปัง ในช่วงเวลาสั้น ๆ อย่างเหลือเชื่อของวินาที จักรวาลของตัวอ่อนก็พองโตด้วยความรวดเร็วเกินจินตนาการ ในชั่วพริบตา รอยบุ๋มของความไม่สมบูรณ์แบบได้ขยายไปสู่รอยแผลเป็นของจักรวาลและถูกขังอยู่ในจักรวาลที่เราสัมผัสอยู่ทุกวันนี้ สภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยกาแล็กซี ดวงดาว ดาวเคราะห์ และมนุษย์
7 พิธีกรรมการผสมพันธุ์สัตว์ที่ทำให้ฝูงแมงดาดูเชื่อง
หลักฐานตามสถานการณ์สำหรับเรื่องราวต้นกำเนิดนี้หรือที่เรียกว่าภาวะเงินเฟ้อนั้นมีมากมายมหาศาล เป็นแรงบันดาลใจให้นักจักรวาลวิทยารุ่นหนึ่งเขียนบทความ สอนชั้นเรียน และจัดพิมพ์หนังสือเรียนเกี่ยวกับวิธีการต่างๆ ที่เงินเฟ้ออาจเกิดขึ้น กระนั้น ปืนสูบบุหรี่ยังคงเข้าใจยาก: ระลอกคลื่นโบราณในกาลอวกาศน่าจะทิ้งรอยประทับไว้บนท้องฟ้าแล้ว แต่การค้นหากลับล้มเหลวซ้ำแล้วซ้ำเล่า
กลุ่มนักดาราศาสตร์ที่รู้จักกันในนามการทำงานร่วมกันของ BICEP/Keck นำไปสู่การตามล่าหา “คลื่นความโน้มถ่วงดั่งเดิม” เหล่านี้ เมื่อวันจันทร์ที่ผ่านมา นักวิจัยได้เปิดเผยผลลัพธ์ล่าสุดของพวกเขา ซึ่งเป็นจุดสุดยอดของการทำงานหนักหลายปีในสถานที่ที่เลวร้ายที่สุดแห่งหนึ่งในโลก เป็นอีกครั้งที่พวกเขาไม่พบร่องรอยของเหมือง หากจักรวาลที่พองตัวสะท้อนกลับด้วยคลื่นความโน้มถ่วง—อย่างที่นักจักรวาลวิทยาส่วนใหญ่ยังคงคาดหมายอย่างเต็มที่ว่ามันจะเกิดขึ้น—มันต้องทำในลักษณะที่ค่อนข้างละเอียดอ่อน
Clem Pryke นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตาและสมาชิกของ BICEP/Keck กล่าวว่า “รสชาติที่ง่ายที่สุดตอนนี้เรากำลังตัดออก” “ [ผลลัพธ์นี้] กำลังทำลายทฤษฎีเงินเฟ้อที่ได้รับความนิยมอย่างมากก่อนหน้านี้”
[ที่เกี่ยวข้อง: จักรวาลมีลักษณะอย่างไรหลังจากเกิดบิ๊กแบง]
วินาทีแรก
แสงที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาลได้ไหลผ่านอวกาศมานานกว่า 13 พันล้านปี นับตั้งแต่จักรวาลเย็นลงพอที่จะกลายเป็นโปร่งใส นักดาราศาสตร์ได้ทำแผนที่ “พื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB)” นี้อย่างแม่นยำและใช้มันเพื่อเรียนรู้ว่าจักรวาลมีความสม่ำเสมอและสม่ำเสมออย่างน่าทึ่ง CMB ระบุว่าเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 380,000 ปี มันมีสสารหนาแน่นเกือบเท่ากันทุกที่ และทุกวันนี้ นักดาราศาสตร์มองเห็นกาแลคซี่ในทุกทิศทาง
แต่ CMB นั้นค่อนข้างจะจับตัวเป็นก้อนเล็กน้อย และรวมตัวกันเป็นก้อนในลักษณะพิเศษ มีจุดหนาแน่นและบางในทุกขนาด ตั้งแต่ขนาดเล็กมากไปจนถึงขนาดใหญ่มาก วันนี้เราเห็นรูปแบบที่เกี่ยวข้องกัน ตั้งแต่ดาราจักรเดี่ยวไปจนถึงกระจุกดาวขนาดยักษ์ของพวกมัน
เอกภพมาทางนี้ได้อย่างไร? อัตราเงินเฟ้อย้อนเวลากลับไป
โดยพยายามอธิบายว่าก้อนทุกขนาดพัฒนาขึ้นในช่วง 0.00000000000000000000000000000000001 แรกของจักรวาลได้อย่างไร ในช่วงเวลานี้ จักรวาลขนาดจิ๋วก็เต็มไปด้วยพลังงาน และทฤษฎีควอนตัมปกครองวันนั้น ในอาณาจักรควอนตัม ไม่มีสิ่งใดที่คงอยู่ได้อย่างสมบูรณ์ ความกระวนกระวายใจของ Subatomic ทำให้เกิดข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ในจักรวาลที่กำลังพองตัว โดยปรับความหนาแน่นของสารที่จะกลายเป็นแสง สสาร สสารมืด และอื่นๆ ในท้ายที่สุด จักรวาลที่กำลังเติบโตขยายรอยตำหนิเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง แม้ว่าจะมีความผันผวนที่เล็กกว่าและใหม่กว่าปรากฏขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดรอยหยักทุกขนาด ในที่สุด CMB ก็บันทึกผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย “เงินเฟ้อตามธรรมชาติทำให้เกิดเป็นก้อนอย่างแน่นอน” Pryke กล่าว
ชิ้นส่วนที่หายไป
หรือเรื่องราวดำเนินไป อัตราเงินเฟ้อได้กลายเป็นทฤษฎีชั้นนำของการกำเนิดของจักรวาล เพราะมันอธิบายได้ชัดเจนว่านักดาราศาสตร์เห็นอะไรเมื่อพวกเขาศึกษารูปแบบขนาดใหญ่ที่เกิดจากสสาร สสารมืด และอื่นๆ
แต่มีรูปแบบหนึ่งที่หลบเลี่ยงพวกเขา โครงสร้างของกาลอวกาศเองไม่สามารถหยุดนิ่งในระดับควอนตัมได้อย่างสมบูรณ์ และการพองตัวน่าจะขยายแรงสั่นสะเทือนเริ่มต้นเหล่านี้เป็นคลื่นที่เหมาะสมเช่นเดียวกับที่ทำกับสสารและทุกสิ่งทุกอย่าง คลื่นความโน้มถ่วงในขั้นต้นเหล่านี้จะทิ้งรอยนิ้วมือจาง ๆ ไว้ใน CMB ซึ่งเป็นวงวงกลมเฉพาะในแสงที่เรียกว่า “โพลาไรเซชันโหมด B” นักดาราศาสตร์มีความสามารถในการตรวจจับวงแหวนเหล่านี้ได้โดยตรงในปัจจุบัน หากรูปแบบมีความโดดเด่นเพียงพอ แต่ยังหาไม่พบ
น่าผิดหวังที่จักรวาลจมอยู่ในวัสดุที่ส่องแสงในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน ทีม BICEP ได้ประกาศการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงดั่งเดิมในปี 2014 อย่างมีชัย ตัวอย่างเช่น เพียงเพื่อจะได้เรียนรู้ในภายหลังว่าพวกมันได้รับแสงความร้อนสลัวของเม็ดฝุ่นที่ไหลไปตามสนามแม่เหล็กที่เติมช่องว่างระหว่างดาวฤกษ์ในทางช้างเผือก
เพดานต่ำสุดยัง
ความร่วมมือ BICEP/Keck ได้ใช้เวลาหลายปีในการปรับแต่งวิธีการของพวกเขา และสร้างชุดกล้องโทรทรรศน์ที่ขั้วโลกใต้ ที่ซึ่งอากาศที่สดชื่นและแห้งแล้งทำให้มองเห็นทิวทัศน์ของจักรวาลได้อย่างชัดเจน ผลลัพธ์ล่าสุดของพวกเขาผสมผสานข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์แอนตาร์กติกสามชั่วอายุคนล่าสุดกับการทดลองอื่นๆ
เป็นเวลากว่าทศวรรษที่พวกเขาได้เพิ่มจำนวนเซนเซอร์จากหลายสิบตัวเป็นจำนวนหลายพันตัว และที่สำคัญ พวกมันได้ขยายชุดของ “สี” ที่พวกเขาสังเกต จากความยาวคลื่นหนึ่งเป็นสาม โหมด B ใดๆ ที่หมุนวนใน CMB ซึ่งอยู่เต็มจักรวาล ควรปรากฏขึ้นอย่างเท่าเทียมกันในทุกความยาวคลื่น อย่างไรก็ตาม โพลาไรเซชันที่ผ่านเข้ามาอย่างแรงกว่าในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ กัน สามารถตำหนิฝุ่นในท้องถิ่นได้
การวัดที่สำคัญของอัตราเงินเฟ้อที่ทำให้จักรวาลสั่นสะเทือนโดยใช้ชื่อ “อัตราส่วนเทนเซอร์ต่อสเกลาร์” หรือ r กับอัตราส่วนในสนาม ตัวเลขเดี่ยวนี้อธิบายว่าเวลาในอวกาศกระเพื่อมมากเพียงใดเมื่อเทียบกับความผันผวนอื่นๆ ค่า r ของศูนย์จะบ่งบอกว่าอัตราเงินเฟ้อไม่ได้สั่นสะเทือนโครงสร้างของจักรวาลเลย โดยบอกว่าตำราจักรวาลวิทยาอาจจำเป็นต้องฉีกบทแรกออกมา
การสังเกตของ BICEP/Keck ได้ลดเพดานสำหรับคลื่นความโน้มถ่วงขั้นต้นลงอย่างต่อเนื่อง โดยแสดงให้เห็นว่า r ควรน้อยกว่า 0.09 ในปี 2559 และน้อยกว่า 0.07 ในปี 2561 โดยผลลัพธ์ล่าสุดที่เผยแพร่ใน Physical Review Letters ความร่วมมือดังกล่าวระบุด้วยความมั่นใจ 95 เปอร์เซ็นต์ว่า r ควรน้อยกว่า 0.036 ซึ่งเป็นค่าที่ทำให้คลาสของแบบจำลองเงินเฟ้อที่มีการศึกษาโดยทั่วไปเป็นไปไม่ได้
credit : skopeloshotels.net https://zakopanetours.net/wp-admin/edit.php
