Ein Team von Astrophysikern am Harvard-Smithsonian Center hat kürzlich festgestellt, was möglicherweise der erste direkte Hinweis auf die Urknalltheorie ist - dass das Universum von einer Singularität vor 13, 7 Milliarden Jahren auf die heute weit zerstreute Masse übergegangen ist. Ständige Expansion.

In einer Umfrage, die zwischen 2010 und 2012 durchgeführt wurde, hat das BICEP2-Radioteleskop den ersten Blick auf eine Gravitationswelle geworfen. Dies ist ein Phänomen, das ursprünglich von Albert Einstein in seiner Relativitätstheorie vorhergesagt wurde - wonach die Schwerkraft die durch große Körper verursachte Verzerrung des Raums darstellt - und nur bei katastrophalen Ereignissen wie der Verschmelzung von auftreten würde Zwei schwarze Löcher.

Gravitationswellendetektion verstärkt frühe Expansionstheorie des Universums Image Source: Reproduction / Wikimedia Commons

Diese Welle wäre in der Billionstel-Billionstel-Sekunde entstanden, als das Universum den Beginn der Expansion erlebte, die von den Befürwortern des Urknalls prognostiziert wurde. Wissenschaftler sagen, dies sei ein Beweis für diese anfängliche Bewegung.

Tatsächlich hatte Einstein selbst das Modell als nicht beobachtbar beschrieben. Die praktischen Beweise müssen nicht nur die Urknalltheorie untermauern, sondern auch einige aktuelle wissenschaftliche Paradigmen ändern und / oder tiefgreifend festigen. Es lohnt sich, dies genauer zu betrachten.

Die Amundsen-Scott-Südpolstation, an der sich das BICEP2-Radioteleskop befindet. Image Source: Reproduction / Harvard

In Bezug auf die Auswirkungen wurde das Ereignis mit der Higgs-Boson-Verifikation (2012 am CERN) verglichen.

Die Verbindung zwischen Einstein und Newton

Nach Einsteins Relativitätstheorie führt jeder große Körper zu merklichen Verzerrungen im Raumgeflecht, das je nach Größe gedehnt oder zusammengedrückt wird (siehe Abbildung unten). Für den Physiker wäre dies die Definition der umstrittenen Kraft, die als "Schwerkraft" bekannt ist.

Der von Einstein vorgeschlagene "gekrümmte Raum". Die Schwerkraft wäre eine räumliche Verzerrung. Bildquelle: Reproduktion / Wikimedia Commons

Im Gegensatz zu den anderen fundamentalen Kräften der Quantenphysik - Elektromagnetismus, starke Kernkraft und schwache Kernkraft - waren Gravitationswellen jedoch, bis das Team des Harvard-Smithsonian Center entdeckte, nie aus den Grenzen theoretischer Modelle herausgekommen.

Kosmische Strahlung

Obwohl es sich weiter im Kosmos ausbreitete, wurden die Gravitationswellen schließlich unglaublich schwach, was ihre Detektion mit zum Beispiel konventionellen Mitteln ausschließt. Hier kommt das BICEP2-Radioteleskop ins Spiel.

"Spuren" von primordialen Gravitationswellen auf Elementarteilchen Bildquelle: Reproduktion / Harvard

Durch die Funkwellenerkennung ist das Gerät in der Lage, die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung abzutasten. Insbesondere suchte das Team des Harvard-Smithsonian-Zentrums nach Hinweisen auf den B-Mode-Polarisations-RCF-Standard, der nur durch Gravitationswellenreste erzeugt werden kann und eine Art „Spur“ darstellt, die von den fundamentalen Teilchenwellen hinterlassen wird (siehe Bild oben). .

Gravitationswellen wurden nach mikroskopischer Untersuchung der BICEP2-Daten festgestellt. Quelle: Reproduction / Wikimedia Commons

Wissenschaftliche Bestätigung

Obwohl die Entdeckung noch von der wissenschaftlichen Gemeinschaft geprüft wird, war der allgemeine Konsens recht günstig. Es ist in der Tat ein Beweis dafür, dass man durch das als Urknall bekannte kataklysmische Ereignis vor ungefähr 14 Milliarden Jahren vom „Nichts“ zur heutigen kosmologischen Organisation übergegangen ist.

Künstlerisches Konzept, das über die Jahre die Expansion des Urknalls entfesselt. Bildquelle: Reproduktion / Wikimedia Commons

Mit anderen Worten, es wäre der endgültige Beweis dafür, dass die Struktur des Universums - einschließlich dessen, was Sie sehen, was Sie wissen und was sonst noch passieren kann - in einem winzigen Gravitationsfluss entschieden wurde, der in der ersten Billionstel Billionstel Sekunde auftrat. Der Kosmos entstand. Wenn sich die Entdeckung bewährt, müssen wir nur noch auf die Entwicklungen warten.

FAQ: Was genau wurde bewiesen?

Angesichts der Entdeckung des Harvard-Smithsonian-Zentrums würde der Schriftsteller Luis Fernando Veríssimo wahrscheinlich fragen: "Was hat das schließlich mit meinem Latte zu tun?" Tatsächlich kann es für einen nicht eingeweihten Kopf etwas schwierig sein, die Dimensionen der BICEP2-Radioteleskoperkennung zu verstehen, oder?

Gravitationswellen wurden von Einstein vorhergesagt, der sie als unauffindbar beschrieb. Bildquelle: Reproduktion / Wikimedia Commons

Es ist jedoch möglich, dass die kurze Zusammenfassung der Themen in Nature dazu beiträgt, Ihren Latte ein wenig weiter zu verfeinern - sowohl hinsichtlich der Definitionen als auch der möglichen Auswirkungen. Schau es dir unten an:

• Albert Einstein hat die "Gravitationswellen" vor fast 100 Jahren vorhergesagt. Seine Berechnungen ergaben jedoch, dass es so schwach war, dass der Physiker glaubte, dass es niemals möglich sein würde, seine Existenz zu beweisen. Somit sind die von BICEP2 gesammelten Daten der bislang überzeugendste Beweis dafür, dass Gravitationswellen existieren.
• Gravitationswellen sind die Bestätigung einer Theorie, die das nach klassischen wissenschaftlichen Maßstäben konstruierte kosmologische Bild tiefgreifend verändern muss. Diese Theorie, die "kosmische Inflation" genannt wird, besagt, dass das Universum in seinen frühesten Momenten der Existenz eine kurze Expansionsperiode erlebt hat (der Urknall selbst also);
• Während der kosmischen Inflation war die Temperatur des Universums - und damit die von seinen Elementarteilchen erreichten Energieniveaus - Billionen Mal höher als in irgendeinem Labor, selbst dem Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider von CERN;
• In Anbetracht der Tatsache, dass die kosmische Inflation ein Quantenphänomen ist und Gravitationswellen Teil der klassischen Physik sind, dient die Etablierung von Gravitationswellen als Bindeglied zwischen beiden (wie oben dargestellt) und kann der erste Beweis dafür sein, dass die Schwerkraft a hat Quantennatur sowie andere Naturkräfte;
• Die kosmische Inflation ist nicht das einzige Phänomen, das Gravitationswellen erzeugen kann. Tatsächlich kann jeder Körper mit einer relativ hohen Masse diese produzieren, wenn er einer starken Beschleunigung ausgesetzt wird. Heutzutage versuchen viele Observatorien auf der ganzen Welt, Gravitationswellen von kataklysmischen Ereignissen wie der Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern zu einem zu finden. und
• BICEP2 befindet sich in der Antarktis an der Südpolstation Amundsen - Scott auf einer Höhe von mehr als 2.800 Metern über dem Meeresspiegel. Daher herrscht eine ziemlich dünne Atmosphäre mit trockener Luft (Wasser blockiert normalerweise Mikrowellen). Da sich das Observatorium an einem praktisch unbewohnten Ort befindet, leidet es auch nicht unter Störungen durch Mobiltelefone, Fernsehsignalen oder anderen elektronischen Utensilien.