ในช่วงทศวรรษหน้านักจักรวาลวิทยาจะพยายามสังเกตช่วงเวลาแรกของจักรวาลโดยหวังว่าจะพิสูจน์ทฤษฎีที่เป็นที่นิยม พวกเขาจะค้นหาคลื่นแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอมาก ๆ เพื่อวัดแสงดั่งเดิมโดยมองหาหลักฐานที่น่าเชื่อถือสำหรับทฤษฎีเงินเฟ้อของจักรวาลซึ่งเสนอว่าความผันผวนของความหนาแน่นของกล้องจุลทรรศน์แบบสุ่มในสิ่งทออวกาศและเวลาทำให้เกิดจักรวาลในร้อนแรง ปังประมาณ 13.7 พันล้านปีก่อน เครื่องมือใหม่ที่เรียกว่าโพลาไรซ์กำลังถูกติดอยู่กับกล้องโทรทรรศน์ขั้วโลกใต้ (SPT) ซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่นซับมิลมิเตอร์ระหว่างไมโครเวฟและอินฟราเรดบนสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein คาดการณ์ว่าเงินเฟ้อของจักรวาลควรสร้างคลื่นแรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอ
ทฤษฎีเงินเฟ้อเสนอช่วงเวลาของการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเอกภพในช่วงสองสามนาทีแรกก่อนที่จะมีการขยายตัวของบิกแบงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในช่วงเวลานั้นความหนาแน่นพลังงานของเอกภพถูกครอบงำโดยพลังงานสุญญากาศแบบเอกภพ เน่าเปื่อยเพื่อผลิตสารและรังสีที่เติมนิตยสารอวกาศ
ในปี 1979 นักฟิสิกส์อลันกูทเสนอทฤษฎีเงินเฟ้อของจักรวาลซึ่งทำนายการดำรงอยู่ของจำนวนจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด น่าเสียดายที่นักดาราศาสตร์วิทยาไม่มีวิธีทดสอบการทำนายนั้น
“ เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นจักรวาลที่แยกจากกันโดยนิยามซึ่งหมายความว่าเราไม่สามารถติดต่อกับพวกเขาได้ ไม่มีสิ่งใดที่เกิดขึ้นมีผลกระทบใด ๆ กับเรา” Scott Dodelson นักวิทยาศาสตร์จาก Fermi National Accelerator Laboratory และศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว
แต่มีวิธีการตรวจสอบความถูกต้องของอัตราเงินเฟ้อในจักรวาล ปรากฏการณ์นี้จะก่อให้เกิดการก่อกวนสองประเภท ครั้งแรกที่ความผันผวนของความหนาแน่นของอนุภาคอะตอมเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งจักรวาลและนักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตพวกเขาแล้ว
“ โดยปกติแล้วพวกเขาเพิ่งจะเกิดขึ้นในระดับอะตอม เราไม่เคยสังเกตเห็นพวกเขาเลย” Dodelson กล่าว แต่อัตราเงินเฟ้อจะขยายการก่อกวนเหล่านี้ทันทีเป็นสัดส่วนของจักรวาล “ ภาพนั้นใช้งานได้จริง เราสามารถคำนวณว่าการก่อกวนเหล่านั้นควรมีลักษณะอย่างไรและปรากฎว่าพวกมันถูกต้องในการผลิตกาแลคซีที่เราเห็นในเอกภพ”
การก่อกวนครั้งที่สองจะเป็นคลื่นแรงโน้มถ่วง - การบิดเบือนของ Einsteinian ในอวกาศและเวลา คลื่นแรงโน้มถ่วงก็จะได้รับการเลื่อนตำแหน่งให้เป็นสัดส่วนของจักรวาลบางทีอาจจะแข็งแรงพอที่นักดาราศาสตร์จะตรวจจับพวกมันด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่ไวต่อการปรับตามความถี่ที่เหมาะสมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
หากโพลาไรซ์ใหม่มีความไวพอนักวิทยาศาสตร์ควรจะสามารถตรวจจับคลื่นได้
“ ถ้าคุณตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วงมันจะบอกคุณมากมายเกี่ยวกับภาวะเงินเฟ้อสำหรับจักรวาลของเรา” จอห์นคาร์ลสตรอมจากมหาวิทยาลัยชิคาโกผู้พัฒนาเครื่องมือใหม่กล่าว คาร์ลสตรอมกล่าวว่าการตรวจจับคลื่นจะตัดทอนแนวคิดการแข่งขันที่หลากหลายสำหรับต้นกำเนิดของจักรวาล “ มีน้อยกว่าที่เคยเป็นมา แต่พวกเขาไม่คาดการณ์ว่าคุณจะมีบางอย่างที่ยิ่งใหญ่และร้อนแรงความผันผวนของควอนตัมนี้เริ่มต้นด้วย” เขากล่าว และพวกเขาจะไม่ผลิตคลื่นแรงโน้มถ่วงในระดับที่ตรวจจับได้
การจำลองที่ลิงค์นี้จะแสดงการบิดเบือนในอวกาศและเวลาในระดับอะตอมซึ่งเป็นผลมาจากความผันผวนของควอนตัมที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งจักรวาล ใกล้ถึงจุดสิ้นสุดของการจำลองอัตราเงินเฟ้อจักรวาลเริ่มยืดเวลา - อวกาศกับสัดส่วนของจักรวาล
นักจักรวาลวิทยาก็ใช้ SPT ในการค้นคว้าเพื่อไขปริศนาของพลังงานมืด พลังแห่งความมืดมนพลังแห่งความมืดผลักเอกภพออกจากกันและเอาชนะแรงดึงดูดของโลกพลังอันน่าดึงดูดที่กระทำโดยสสารทั้งหมด
พลังงานมืดนั้นมองไม่เห็น แต่นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นอิทธิพลของมันต่อกลุ่มกาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นในไม่กี่พันล้านปีที่ผ่านมา
SPT ตรวจจับการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (CMB) ซึ่งเป็นสายัณห์ของบิ๊กแบง นักจักรวาลวิทยาได้ขุดข้อมูลมากมายจาก CMB ซึ่งเป็นตัวแทนของกลองและแตรพลังแห่งซิมโฟนีจักรวาล แต่ตอนนี้ชุมชนวิทยาศาสตร์ได้หูของพวกเขาสำหรับเสียงของเครื่องมือ subtler - คลื่นความโน้มถ่วง - ที่หนุน CMB
“ เรามีองค์ประกอบที่สำคัญเหล่านี้ต่อภาพจักรวาลของเรา แต่เราไม่รู้ว่าฟิสิกส์สร้างสิ่งใดในนั้น” เด็ลสันกล่าวถึงอัตราเงินเฟ้อพลังงานมืดและสสารมืดลึกลับอย่างเท่าเทียมกัน “ เป้าหมายของทศวรรษหน้าคือการระบุฟิสิกส์”
ที่มา: มหาวิทยาลัยชิคาโก
