這個發現是宇宙大爆炸理論中暴脹的重要證據,有助於解釋宇宙是如何開始的。
這也是廣義相對論所提及的重力波的間接證據。
這次的發現是由研究宇宙背景輻射的BICEP2研究人員所發現的。他們將架在
南極的BICEP2對準星空,找尋primordial B-mode polarization。
(這個名詞我不太會翻,故保留原文)
根據大爆炸理論,在宇宙暴脹的初期經過一次非常短暫(約10^-33 ~ 10^-32秒)
又非常快速的膨脹(時空膨脹尺寸的數量級約是10^78)。

然後這個膨脹形成了上圖及科普書中常見到的名詞"宇宙背景輻射"(CMB),這
個輻射(電磁波)告訴我們整體來說宇宙是相當均勻的,但這個均勻的宇宙圖像
中仍有些微的"擾動",所以科學家想藉由這些擾動去了解宇宙的形成到底是什
麼樣子的。
由電磁學理論,科學家知道當電磁波經過一個電場或磁場時,會受到場的影響
而被極化(具有方向性)。同樣地,藉由愛因斯坦的廣義相對論所預言。當電磁
波經由一個重力波的時候,也會因重力場的影響而被極化。這個極化雖然總合
起來的表現形式仍然是零,但它各別表現的形式與不存在重力波的形式不同。
以下是這兩種的差異:
不考慮重力波的密度膨脹理論,則偵測到的 CMB 為 E-mode
若真的存在重力波,則因重力波的影響。偵測到的 CMB 可為 B-mode
請注意E-mode是鏡相的,但B-mode則否。
當然也有其他可能的因素,導致在CMB中輻射的極化產生B-mode。
所以這次BICEP2發表的研究成果,說明了他們在排除了其他可能造成B-mode
的因素之後,發現了CMB中的確有B-mode,而這B-mode的電磁波,只有當
重力波存在時才會符合觀測數據;
甚至可以說,只有當重力波存在時,才有可
能造成這麼大的差異。
哈佛發的新聞稿中,co-leader Clem Pryke很有趣的用了一個比喻形容這個發現:
This has been like looking for a needle in a haystack, but instead we found a crowbar.
因而間接證實了:
1.宇宙大爆炸理論是正確的。
2.廣義相對論所預言的重力波是存在的。
雖然目前台灣好像還沒有新聞,但若這個發現是真實的。
個人認為這個發現有諾貝爾物理獎的實力。
引用連結:
First Direct Evidence of Cosmic Inflation
Gravitational Waves from Big Bang Detected