探聽宇宙大爆炸的“餘響”
  美國科學家宣佈首次發現原初引力波存在證據
  將幫助解答宇宙誕生之謎,有望問鼎諾獎
  仰望浩渺的星空,人們總是不由要問:宇宙從何而來?美國物理學家17日宣佈,首次發現了宇宙原初引力波存在的直接證據。這將幫助解答宇宙誕生之謎,被認為是諾貝爾獎級別的重大成果。
  原初引力波是愛因斯坦於1916年發表的廣義相對論中提出的,它是宇宙誕生之初產生的一種時空波動,隨著宇宙的演化而被削弱。科學家說,原初引力波如同創世紀大爆炸的“餘響”,將可以幫助人們追溯到宇宙創生之初的一段極其短暫的急劇膨脹時期,即所謂“暴漲”。
  然而,廣義相對論提出近百年來,源於它的其他重要預言如光線的彎曲、水星的近日點進動以及引力紅移效應等都被一一被證實,而引力波卻始終未被直接探測到,問題就在於其信號極其微弱,技術上很難測量,因此也有人將之戲稱為“世紀懸案”、“宇宙中最大的徒勞無益之事”。
  美國哈佛-史密森天體物理學中心等機構物理學家利用架設在南極的BICEP2望遠鏡,觀測宇宙大爆炸的“餘燼”——微波背景輻射。微波背景輻射是由瀰漫在宇宙空間中的微波背景光子形成的,計算表明,原初引力波作用到微波背景光子,會產生一種叫做B模式的特殊偏振模式,其他形式的擾動,都產生不了這種B模式偏振,因此B模式偏振成為原初引力波的“獨特印記”。觀測到B模式偏振即意味著引力波的存在。
  南極是地球上觀測微波背景輻射的最佳地點之一。研究人員在這裡發現了比“預想中強烈得多”的B模式偏振信號,隨後經過3年多分析,排除了其他可能的來源,確認它就是原初引力波導致的。研究共同作者、明尼蘇達大學的克萊姆·普賴克說:“這就好像要在草堆里找一根針,結果我們找到了一根鐵撬棍。”
  對這項發現的意義,哈佛-史密森天體物理學中心的理論物理學家阿維·洛布說:“這項工作為一些最基本的問題提供了新見解:我們為什麼會存在?宇宙是怎麼誕生的?這些結果不僅是宇宙暴漲的確鑿證據,它們也告訴我們暴漲是什麼時候發生的,暴漲的威力又有多大。”
  過去十多年中,有多個研究項目在探測原初引力波,包括普朗克衛星、POLARBEAR地面實驗,及位於南極的另一個“南極望遠鏡”實驗等,其中普朗克衛星是歐洲航天局於2009年5月發射、造價約7億歐元的全天域微波背景輻射觀測望遠鏡。新發現不僅填補了廣義相對論實驗驗證中最後一塊缺失的拼圖,讓現代物理學的根基更加堅實,也會鼓舞引力波研究人員的士氣,促進有關國家進一步加大投入。
  美國亞利桑那州立大學理論物理學家勞倫斯·克勞斯在接受新華社記者採訪時說,雖然這項成果還需要得到進一步驗證,但“無論怎樣,都令人激動”。如被證實,將“可以躋身過去25年最重要的宇宙學發現之列”,有望獲得諾貝爾獎。
  值得一提的是,儘管直到廣義相對論發表近百年後的今天,神秘的引力波才向人們一展真面目,但在此之前人們已經間接觀測到它的存在。1974年,美國物理學家喬瑟夫·泰勒和拉塞爾·赫爾斯首次發現一個雙星系統。在這個系統中,兩顆中子星親密環繞並變得越來越接近,這意味著兩顆星正在損失能量。由於其軌道變化與相對論的預測完全吻合,兩名科學家認為能量正在以引力波的形式釋放,這一發現讓他們獲得了1993年的諾貝爾獎。 據新華社
  (原標題:探聽宇宙大爆炸的“餘響”)
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