北京時間 11 月 2 日消息，據(jù)國外媒體報道，目前，南極望遠鏡一項宇宙微波背景觀測最新分析幾乎排除了當前幾種宇宙膨脹理論模型，物理學家通過篩選宇宙最早出現(xiàn)的光線 —— 宇宙微波背景（CMB），來尋找原始引力波跡象。
▲ 如果存在正確解釋宇宙膨脹模型的理論，那就是尋找宇宙膨脹產生的引力波，以及膨脹過程中被轉移的物理和能量，特別是引力波會在宇宙微波背景的偏振光中留下印記。
但是南極 BICEP3 實驗的最新結果并非一無所獲，它收緊了宇宙膨脹模型的限制，這從理論上解釋了宇宙存在的幾個令人困惑的特征，并且認為宇宙誕生不久后就應該產生引力波。
BICEP3 實驗首席研究員、美國斯坦福大學物理學家郭朝林（音譯）說：“基于最新實驗結果，曾認為頗有希望的宇宙膨脹模型現(xiàn)已被排除了。”目前該研究報告發(fā)表在 10 月 4 日出版的《物理評論快報》雜志上。
宇宙爆炸
宇宙膨脹出現(xiàn)在宇宙非常早期階段，宇宙空間從氫原子大小膨脹至 1 光年直徑，僅用了光線掠過相同氫原子所需時間的萬億分之一。
宇宙膨脹理論可以解釋很多現(xiàn)象，尤其是為什么宇宙看起來相當平滑，在各個方向上看上去都是一樣的，為什么空間是平坦的，為什么宇宙沒有磁單極。然而，物理學家迄今還沒有完全計算出解釋一些現(xiàn)象的確切細節(jié)，他們曾想出了許多可能發(fā)生宇宙膨脹的不同方式。
如果存在正確解釋宇宙膨脹模型的理論，那就是尋找宇宙膨脹產生的引力波，以及膨脹過程中被轉移的物理和能量，特別是引力波會在宇宙微波背景的偏振光中留下印記。
▲ 位于南極的 BICEP3 實驗望遠鏡。
偏振引力波
偏振光有兩個組成部分：在天空中盤旋的 B 模型和以有序線條排列的 E 模型，雖然具體細節(jié)決定哪個膨脹模型是正確的，但原始引力波應該顯示為 B 和 E 模型。
斯坦福直線加速器中心（SLAC）首席科學家澤爾山?艾哈邁德稱，大約十幾年前，研究人員開始研究宇宙微波背景 B 偏振模型，尋找原始引力波存在的證據(jù)，隨著時間的推移，實驗細節(jié)發(fā)生了較大變化。據(jù)悉，艾哈邁德曾在南極研究過 BICEP 系列實驗。
BICEP1 實驗部署了大約 50 個精加工金屬喇叭，可以探測到微波輻射產生的微小差異，每個金屬喇叭都配備了熱傳感器和極化柵格來測量偏振現(xiàn)象；BICEP2 實驗實現(xiàn)了技術飛躍 —— 新一代超導探測器可以密集地部署在同一區(qū)域，之后的凱克陣列望遠鏡基本上就是將 BICEP2 類型望遠鏡整合成一個望遠鏡陣列。
艾哈邁德說：“為了達到新的勘測水平，BICEP3 實驗必須獲得一些重要發(fā)現(xiàn)?！痹?SLAC 定向研發(fā)實驗室的支持下，他和其他 SLAC 科學家設計了一些新系統(tǒng)和材料，其中包括：更易替換的模塊化探測器組件，以及對微波更透明、能同時阻擋更多紅外光線的透鏡和過濾器，這有助于超導微波探測器保持低溫狀態(tài)，該探測器對溫度變化較敏感。
艾哈邁德說：“這些技術進展，以及來自 BICEP2、凱克陣列望遠鏡、威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）和普朗克探測器等勘測數(shù)據(jù)，使研究人員能夠對原始引力波的類型做出迄今最嚴格的限定，從而對宇宙膨脹模型做出迄今最嚴格的概念定義。”
繼續(xù)探索
研究宇宙膨脹的斯坦福大學理論物理學家伊娃?西爾弗斯坦說：“研究人員正在進行偉大的工作，這是很大的技術進步，最新實驗結果排除了一些宇宙膨脹模型，包括一些流行的舊模型和一些由弦理論驅動的新模型，研究結果表明，正確的模型將比那些已被排除的模型稍微復雜一些，盡管仍有許多可行的替代方案，但這并不是說我們要從頭開始，但最終結果會幫助我們找到最終答案。”
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