Sel nädalal Suurbritannias kuningliku astronoomiaühingu riiklikul astronoomiakoosolekul esitavad füüsikud väljakutseid hiljuti 90 päeva tagasi välja antud BICEP2 hiljutiste tulemuste kohta Universumi inflatsiooniperioodi osas. Uued uuringud seavad kahtluse alla inflatsiooniteooria lisamise standardsesse kosmoloogilisse mudelisse loodusjõudude, elementaarosakeste olemuse ja tuntud universumi praeguse olukorra mõistmiseks.
17. märtsil 2014 tundus, et maailmale pakuti pilguheit lõplikule korrale, mis on pärit ajastutest tagasi - tegelikult juba aegade algusest peale. Lõunapooluse üheotstarbeline masin BICEP2 edastas pildi, mis pärast analüüsi ja eeldatava taustsignaali lahutamist Linnuteelt viis teadlaste järelduseni, et nad on leidnud varaseima jäänuse Universumi sünnist, allkirjaga iidne valgus, mis toetas inflatsiooni teooriat.
Kolmkümmend aastat tagasi töötasid inflatsiooniteooria välja füüsikud Alan Guth ja Andei Linde. Guth, Linde ja teised mõistsid, et Universumi järsk laienemine vaid 1/1000000000000000000000000000000000 sekundit pärast suurt pauku võib lahendada kosmose mõne mõistatusliku mõistatuse. Inflatsioon võiks selgitada kosmilise taustakiirguse ühtlust. Kui näiteks COBE satelliidilt pärinevad pildid näitavad kiirguse laigulist jaotust, siis aktuaalsuses rõhutavad need pildid taustkiirguse äärmiselt väikeseid erinevusi, Suure Paugu jäänuseid, variatsioone suurusjärgus 1/100 000. tausttasemest.
Pange tähele, et Universumi pakutud inflatsiooniperiood, mis kulgeb vahetult pärast suurt pauku, võimaldaks tänapäeval valguse liikumisel vesinikuaatomi läbimõõdust ainult 1/10000000000000.th. Universum kapseldus sellel esimesel laienemismomendil mahus, mis on palju väiksem kui üksiku aatomiga.
Emotsioonid olid väga kõrged, kui BICEP2 meeskond teatas oma avastustest selle aasta 17. märtsil. Inflatsioonisündmust, mida taustkiirguse andmed toetasid, kirjeldatakse kui Kosmose ülejahutamist, kuid oli ka füüsikuid, kes jäid lihtsalt jahedaks ja jäid teooriale vastuollu. Pannud tähele Briti füüsik Sir Roger Primrose, kes jäi varju ja väitis, et BICEP2 töödeldud andmetes püsinud valguse uskumatut ümmargust polarisatsiooni saab seletada tolmu, valguse ja magnetvälja koostoimega meie enda naabruses, Linnutee piirkonnas.
Nüüd ilmnevad uue, Maa peal tiirleva satelliidi Plancki satelliidi uute vaatluste põhjal, et BICEP2 meeskond on kohalikest allikatest pärineva taustkiirguse, näiteks Linnutee tolmu osakaalu ilmselt alahinnanud. Kõik tõendid pole veel välja toodud, kuid teadlased esitavad nüüd reservatsioone. Samal ajal ei välista see inflatsiooniteooriat. See tähendab, et vaja on rohkem vaatlusi ja tõenäoliselt suurema tundlikkusega.
Miks küsida, kas füüsikud ehitavad Rube Goldbergi seadet?
Meie praegune arusaam universumist põhineb kosmoloogia nn standardmudelil. Sellel nädalal toimuval kuningliku astronoomiaühingu koosolekul võiksid arutelud jalge alla paljastada standardmudeli, mis võib olla kokkuvarisemise olukorras või vajavad lihtsalt uusi vidinaid ja mehhanisme, et jääda kõige paremaks teooriaks.
Ka sel nädalal toetavad uued andmed veel Higg's Bosoni avastust suure Hadron Collideri poolt 2012. aastal - elementaarosakese olemasolu, mille olemasolu selgitab looduses olevate põhiosakeste massi ja mis toetab Higgsi välja olemasolu, mis on oluline standardi vastupidavuse tagamiseks Mudel. Kuid Higgsiga seotud andmed paljastavad ka selle, et kui Universumi inflatsiooniperiood aset leiaks, siis kui seda saaks võtta standardmudeliga, võib järeldada, et Universum oleks pidanud iseenesest kokku varisema ja meie enda eksisteerimine täna poleks võimalik.
Super keelpillide teooria ja M-teooria teadlane dr Brian Green ja teised, näiteks dr Stephen Hawking, väidavad kiiresti, et standardmudel on vahendaja samm suurejoonelise ühtse teooria poole kõigest, universumist. Tüüpmudeli visandamine omamoodi Rube Goldbergi seadmeks on seletatav ägedamate ja mitmekesisemate vaatluste hirmutamatu kogunemisega kosmilisel ja kvantkaalul.
Arutelud kuningliku astronoomiaühingu koosolekul seavad rohkem kahtlusi inflatsiooniteoorias, mis vaid 90 päeva tagasi tundus BICEP2 poolt nii hästi toetatud - andmed, mis on saadud NASA ja California tehnoloogiainstituudi teadlaste poolt välja töötatud tõeliselt tähelepanuväärse tipptasemel elektroonika abil. Nende suurepäraste teooriate katsetused ja viletsused, et selgitada kõike, mis jõudsid tagasi vahetult enne Einsteini ime-aastat (1905), olid killustatud teooriad, mis seletasid eraldi loodusjõude, kuid ka vaatlusandmete kogunemine oli jõudnud leekpunkti.
Täna muudavad BICEP2, NASA ja ESA suurepäraste kosmosevaatluskeskuste tähelepanekud, maa alla maetud tundlikud instrumendid ja laborites hoolikalt läbi viidud kvantkatsed standardmudeli rõhutamise kõige rõhuasetusse - sama mudel, mida vaid kaks aastat toetab Higgi Bosoni avastus, tagasi. Kosmoloogid möönavad, et meil ei pruugi kunagi olla täielikku, tõestatud teooriat kõige kohta, see, mis on elegantne; kuid standardmudeli ja inflatsiooni ees seisvad väljakutsed stimuleerivad nooremaid teoreetikuid kindlasti kahekordistama teiste teoreetiliste tööde jõupingutusi.
Edasiseks lugemiseks:
RAS NAM-i pressiteade: kas Higgsi boson oleks pidanud meie universumi kokku kukkuma?
Oleme avastanud inflatsiooni! Mis nüüd?
Kosmoloogid panevad kahtluse alla inflatsiooni tõendusmaterjali
Kas BICEP2 tulemused on kehtetud? Ilmselt mitte
