Das eigentliche Papier (pdf) ist sehr umfangreich in der Fehlerquantifizierung - und das zu Recht. Sie präsentierten ein Versuchsergebnis, das statistisch äußerst schwierig zu erhalten ist. Aber für den Rest von uns ist die Schlussfolgerung der wichtigste Teil. In der Zusammenfassung heißt es:

Das beobachtete B-Mode-Leistungsspektrum passt gut zu einem theoretischen Modell mit Linsen - $ \ lambda $ CDM + Tensor und einem Tensor / Skalar-Verhältnis r = 0,20

Soweit ich das beurteilen kann, ist dies ihre Schlussfolgerung. Um zu verstehen, müssen wir uns mit den Komponententheorien vertraut machen.

• Lambda-CDM_model ist ein kosmologisches Modell, im Grunde
• Cosmic Microwave Background (CMB) ist das Licht der letzten Streuung, als das frühe Universum noch undurchsichtig war.
• Die skalaren Dichtestörungen (Schwankungen) von Die CMB stammen aus Quantenfluktuationen im Energieuniversum, und dies waren die "Keime", die die Bildung von Galaxien ermöglichten, wodurch die Struktur entstand, unter der wir leben.
• Das Tensor / Skalar-Verhältnis (Variable ) r ) in der Arbeit ist ein Maß für die Größe der Tensorschwankungen des CMB relativ zu den bereits gemessenen Skalarschwankungen. Ich befriedige mich damit, dass die Tensorschwankungen "Vektor" -Schwankungen sind.
• B-Modus ist die Art des Polarisationssignals. Anscheinend wurde früher ein anderer Typ dieses Signals entdeckt, aber das ist für mich unverständlich.

Das Papier ist auch sehr klar, dass der r-Wert nicht 0 ist. Ihr Experiment beweist diese Tatsache mit 5,9 $ \ Sigma $. Nach meinen Maßstäben macht das den Satz wahr.

Der Physiker, der dies vorhergesagt hat, wurde von jemandem besucht, der daran gearbeitet hat, und es gibt ein Video davon online. Die ersten Worte lauteten: "Es ist 5 Sigma bei 0,2". Das 5 Sigma bedeutet nur, dass es richtig ist. Die .2 bezieht sich auf den obigen r-Wert. Das war der Schock, auf den sich die Medien beziehen. Die Tatsache, dass r = 0,2 ist, ist hier eine neue Information für die Wissenschaft.

Der Blog-Beitrag des Blogs eines anderen Benutzers ist ebenfalls sehr informativ. Es ist auch viel schwerer auf die Auswirkungen der Entdeckung. Zum Beispiel gibt uns die Entdeckung viel bessere Informationen über die Energie, bei der die Inflationsepoche stattfand. Die Auswirkungen der Entdeckung sind jedoch außerordentlich weitreichend. Ich würde also sagen, dass die spezifische Entdeckung hier ist, dass r nicht gleich Null ist und nahe bei 0,2 liegt.

Hier sind einige Zitate aus dem ersten Teil des Papiers, der in erster Linie auf die Motivationen für das Experiment hinweist. Schwerpunkt Mine:

Die Inflation sagt voraus, dass die Quantisierung des Gravitationsfeldes in Verbindung mit der exponentiellen Expansion einen primordialen Hintergrund der stochastischen Gravitation erzeugt Wellen mit einer charakteristischen Spektralform (Grishchuk 1975; Starobinsky 1979; Rubakov et al. 1982; Fabbri & Pollock 1983; Abbott & Wise 1984; siehe auch Krauss & Wilczek 2013).

Der Wortlaut hier ist entscheidend, beachten Sie "Quantisierung des Gravitationsfeldes". Dies ist Quantengravitation und eine theoretische Vorhersage, die zu einem gemessenen Ergebnis führte. Für mich ist diese Tatsache noch unglaublicher, als direkte Beweise für Gravitationswellen zu erhalten. Nach meiner Lektüre scheint dies auf die Behandlung der Eigenschaften des Gravitons im Kontext von Quantenfeldern zurückzuführen zu sein.

Für weitere Einzelheiten:

Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass es direkt nachweisbar ist In modernen Instrumenten hätten diese Gravitationswellen dem CMB eine einzigartige Signatur eingeprägt. Gravitationswellen induzieren lokale Quadrupolanisotropien im Strahlungsfeld innerhalb der zuletzt streuenden Oberfläche, wodurch im gestreuten Licht eine Polarisation induziert wird (Polnarev 1985). Dieses Polarisationsmuster enthält eine "Curl" - oder B-Mode-Komponente bei Gradwinkelskalen, die nicht primär durch Dichtestörungen erzeugt werden können

Hier wird erläutert, wie Sie von Gravitationswellen zur Polarisation gelangen. Ich bin immer noch ein wenig zweifelhaft, was genau welche Eigenschaft von Gravitationswellen dazu führt. Die Seite Visuals gibt mir jedoch einen hilfreichen Hinweis. Siehe ihre Darstellung der Polarisation. Die "Dichtewelle" war das, was ich typischerweise mit einer Gravitationswelle assoziiert hatte. Ich erkenne jedoch, dass auch eine kompliziertere Alternative möglich ist. Dies ist trivial wahr, da die allgemeine Relativitätstheorie Tensoren verwendet. Es ist der Unterschied zwischen dem Vorwärts- und Rückwärtsschieben und dem Hin- und Herschieben. Wenn wir über diese Side-to-Side-Modi sprechen, würde ich erwarten, dass die durchlaufenden Dinge polarisiert werden ... anstatt sie nur rot zu verschieben und zurückzuschieben.

Mehr dazu:

Die Gravitationslinse des CMB-Lichts durch eine Struktur im großen Maßstab zu relativ späten Zeiten erzeugt kleine Ablenkungen des Urmusters und wandelt einen kleinen Teil der E-Mode-Leistung in B-Moden um.

Dies scheint einige der feineren Details abzudecken, erklärt aber auch, warum sich diese Arbeit von früheren Experimenten unterscheidet, die Ergebnisse sowohl im E-Modus als auch im B-Modus haben sollen. Der Polarisationseffekt scheint, solange er alt genug ist, notwendigerweise von Quantengravitationseffekten herrühren.

Ich habe 3 noch detailliertere Punkte, die ich aus verschiedenen Aufzeichnungen dieses Ereignisses gefunden habe. Diese beziehen sich darauf, was gemessen wurde, was BICEP2 von anderen Experimenten unterscheidet und warum das Experiment so wichtig ist. Diese spezifischen Details sind:

• Das gesuchte Muster war eine 45 $ ^ {\ circ} $ -Polarisation relativ zum Temperaturgradienten (?)
• Einstellen eines niedrigeren Werts an den Wert von r gebunden war der neuartige Beitrag von BICEP2
• Eine Beziehung, die als Lyth-Grenze bezeichnet wird, berechnet die Zeit / Energie der Inflation aus diesem r-Wert

Die erste Kugel stammt aus einem Youtube-Video nach Minutenphysik. Sie geben an, dass die Dichte, Bewegung und Temperatur der Materie bei der Entstehung des CMB seine Polarisation beeinflusst. Ohne Bezug auf Gravitationswellen erwarten wir eine Polarisation bei 0 $ ^ {\ circ} $ und 90 $ ^ {\ circ} $ relativ zum Temperaturgradienten (Hinweis: Im Video gibt es einige Verwirrung darüber, ob dies die Dichte der Temperaturkörnung ist , sie sagen eine Sache, schreiben aber eine andere). Sie sagen weiter, dass das BICEP2-Ergebnis darin besteht, dass etwa 15% der Polarisation von den 45 $ ^ {\ circ} $ "Wackeln" herrühren, die märchenhafte Zeichen von Gravitationswellen sind. Es ist viel schwieriger zu erklären, warum dies wahr sein sollte.

Nächster Punkt - Lassen Sie uns klären, warum dies wichtig ist, wenn dasselbe durch frühere Experimente gemessen wurde. Andere Experimente haben den r-Wert geschätzt, aber diese Schätzungen sind inhärent um r = 0 gruppiert. Dies schränkt den Wert immer noch ein, aber es ist nicht effektiv zu bestimmen, ob er nicht Null ist, was für Theoretiker von Wert ist. Ohne Zweifel hängt dies mit meiner ersten Kugel zusammen - dass die kritische Messung die Messung des Polarisationswinkels relativ zum Dichtegradienten eines Skalarfelds beinhaltet.

Dritte Kugel, In Diskussionen zu diesem Thema wird häufig etwas zitiert, das als Lyth-Bindung / Beziehung bezeichnet wird. Zum Lesen gibt es eine Diskussion über Quora. Die Gleichung lautet:

$$ \ Delta \ phi = m_p N_e \ sqrt {\ frac {r} {8}} $$

Die Variable $ N_e $ wurde durch frühere Experimente gemessen. An verschiedenen Stellen, einschließlich akademischer Folgeartikel, wird zitiert, dass das BICEP2-Ergebnis die obige Gleichung auf $ \ Delta \ phi \ ca. 9,6 M_ {pl} $ eingrenzt. Die verbleibende Variable ist nur die Planck-Masse. Ich glaube, dass diese Zahl als die Energie interpretiert wird, die die Inflation "durchquert" hat. In der Praxis gibt uns dies die Energie / Zeit, zu der die Inflation stattgefunden hat. Hierher kommen die Leute, wenn sie erwähnen, wie dieses Ergebnis es uns ermöglicht, weiter in die Vergangenheit zu schauen.

Sie kündigten an, dass durch Beobachtung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds über das BICEP2-Experiment in der Antarktis, insbesondere die Polarisation auf einer Winkelskala von 2 bis 4 Grad, Gravitationswellen aus der Inflation während des frühen Universums indirekt beobachtet werden.

Link zu häufig gestellten Fragen zur Veröffentlichung:

http://bicepkeck.org/faq.html

Link zum Vordruck:

http://bicepkeck.org/b2_respap_arxiv_v1.pdf

Link zu Bildern und Bildunterschriften der Pressemitteilung:

http: //bicepkeck.org/visuals.html

Basierend auf Messungen des B-Polarisationsmodus von CMB-Photonen berichtet BICEP2 in Bezug auf das Lamba-CMB + -Tensormodell, dass der Tensor zu Das Skalarverhältnis (r) beträgt

$ r = 0,20 _ {- 0,05} ^ {+ 0,07} $ bei einem Konfidenzniveau von 68%, ohne die Auswirkungen von Staub zu berücksichtigen.

$ r = 0,16 _ {- 0,05} ^ {+ 0,06} $ wird gemeldet, wenn es für ein Modell korrigiert wird, das Staub berücksichtigt.

Andere Ergebnisse des Südpol-Teleskops und des Planck-Satelliten basieren auf großräumigem Tempeat Durch Messungen des CMB wurde das Tensor / Skalar-Verhältnis auf 95% Konfidenzniveau auf $ r<0,11 $ konstant gehalten.

Update 6/2014:

In der veröffentlichten In der Version der Ergebnisse gibt die BICEP2-Gruppe an, dass "die polarisierte Staubemission möglicherweise stärker ist als jedes der in der Veröffentlichung berücksichtigten Modelle" und dass sie "die Möglichkeit einer Staubemission nicht ausschließen kann, die hell genug ist, um das gesamte überschüssige Signal zu erklären".

Dr. Matt Strassler hat einige großartige Informationen auf seiner Website, siehe hier:

http://profmattstrassler.com/2014/03/17/a-primer-on-todays-events/ http://profmattstrassler.com/2014/03/17/bicep2-new-evidence-of-cosmic-inflation/ http://profmattstrassler.com/2014/03/18 / Wenn-es-hält-was-könnte-Bizeps-2-Entdeckung-bedeuten /

Hier ist eine Zusammenfassung einiger wichtiger Punkte in meinen eigenen Worten (alle Fehler sind meine eigenen):

Es wird angenommen, dass das Universum im ersten winzigen Bruchteil einer Sekunde nach dem Urknall eine extrem schnelle Expansion erfuhr, die als Inflation bekannt ist. Wir können übrig gebliebene Strahlung sehen, nicht von so weit zurück, sondern von 380.000 Jahren nach dem Urknall, an dem das Universum endlich kühl genug war, damit Elektronen an Protonen binden konnten. Diese Strahlung wurde untersucht und als sehr gleichmäßig befunden. Es hat leichte Temperaturschwankungen, die ebenfalls untersucht wurden. Diese Beobachtungen stützen die Idee der Inflation. Die Temperaturschwankungen werden als Folge von Quantenschwankungen im frühen Universum verstanden, und diese Schwankungen wurden zusammen mit allem anderen durch Inflation in die Luft gesprengt (erweitert).

Zusätzlich zu den Temperaturschwankungen gibt es auch kleine Schwankungen Variationen in der Polarisation der Strahlung. Es gibt zwei Arten, den E-Modus und den B-Modus. Die E-Mode-Polarisation hat eine ähnliche Ursache wie die Temperaturschwankungen. (Prof. Strassler hat ein schönes Bild, das den Unterschied veranschaulicht.) Die E-Mode-Polarisation wurde vor einiger Zeit untersucht, und dort wurde nichts Überraschendes gefunden. Die B-Mode-Polarisation in kleinen Maßstäben (dh über kleine Flecken des Himmels beobachtet) kann durch die E-Mode-Polarisation oder durch Gravitationslinsen entstehen, die auf dem Weg der Strahlung zu uns auftraten. Die großräumige B-Mode-Polarisation ist jedoch ein Beweis für etwas anderes: Gravitationswellen, die durch Inflation erzeugt werden. Dies ist, was das neue Ergebnis behauptet: B-Mode-Polarisation im großen Maßstab.

Einige wichtige Dinge, die Sie beachten sollten:

(1) Während die Experimentatoren eine B-Mode-Polarisation bei mehr als 5 Sigma feststellten, kann man nicht sagen, dass es sich um eine 5-Sigma-Erkennung von inflationären Gravitationswellen handelt. Um Prof. Strassler zu zitieren: "Dafür benötigen sie genügend Daten, um zu zeigen, dass ihre beobachteten Daten im Detail mit den Inflationsvorhersagen übereinstimmen. Die 5,2-Sigmen beziehen sich auf den Grad der Erkennung der B-Mode-Polarisation, der nicht nur auf Linsen zurückzuführen ist . "

(2) Dies ist keine direkte Beobachtung von Gravitationswellen. Es wird eher angenommen, dass sie beobachten, wie Gravitationswellen, die im ersten Sekundenbruchteil des Universums erzeugt wurden, die 380.000 Jahre später erzeugte Strahlung beeinflussten.

(3) Dies ist nicht die erste indirekte Beobachtung von Gravitationswellen. Das war der binäre Hulse-Taylor-Pulsar, der zu einem Nobelpreis führte. Grundsätzlich wurde festgestellt, dass zwei Neutronensterne sich gegenseitig umkreisen und Energie auf eine Weise verlieren, die mit dem übereinstimmt, was Sie erwarten würden, wenn sie Gravitationswellen ausstrahlen.

(4) Es ist / em> die erste indirekte Beobachtung von Gravitationswellen, die durch Inflation erzeugt werden.

(5) Es ist ein sehr wichtiges Ergebnis (falls korrekt), da es Hinweise auf Inflation gibt und dabei helfen kann, festzustellen, welche Inflationstheorie korrekt ist .

(6) Es ist auch ein sehr wichtiges Ergebnis (falls korrekt), da es uns die Energiedichte während des Aufblasens angibt. Dies deutet auf eine neue Physik jenseits des Standardmodells auf dieser Energieskala hin. Und wie sich herausstellt, befindet sich die Energieskala $ 10 ^ {16} $ GeV genau dort, wo sich die Kopplungskonstanten für die elektromagnetischen, schwachen und starken Kräfte vereinigen.

(7) Wie alle neuen Experimente Ergebnisse: Es sollte mit einem Körnchen Salz eingenommen werden, bis ein anderes Experiment es reproduziert.

Auch dies ist nur meine Zusammenfassung. Ich empfehle dringend, alle oben genannten Links durchzulesen.

Astrophysiker der BICEP2 -Kollaboration kündigten die Erkennung inflationärer Gravitationswellen im B-Modus Leistungsspektrum an Dies ist eines meiner Lieblingsvideos von Assistenzprofessor Chao-Lin Kuo, der Professor überraschend überrascht. Dies ist ein starker Beweis für Guths Inflationstheorie und den Urknall Andrei Linde mit Beweisen, die die kosmische Inflationstheorie unterstützen.

Die Entdeckung, die Kuo und seine Kollegen beim BICEP2-Experiment gemacht haben, repräsentiert die ersten Bilder von Gravitationswellen oder Wellen in der Raumzeit. Diese Wellen wurden als "erstes Zittern des Urknalls" beschrieben.

Der Vollständigkeit halber muss jemand erklären, dass diese "Entdeckung" keine Entdeckung, sondern ein Fehler war. Dies soll nicht leugnen, dass es sich um ein sorgfältiges und ernstes wissenschaftliches Unterfangen handelte, aber die Datenanalyse hat die Wirkung von interstellarem Staub unterschätzt, und außerdem dauerte es nicht lange, bis Experten auf diesem Gebiet dies vermuteten (ich meine, sie vermuteten, dass die Schlussfolgerung ernst war sofort fragwürdig, nach nur wenigen Stunden Prüfung). Kurz gesagt, die experimentellen BICEP2-Daten von 2014 zeigten tatsächlich nicht auf die eine oder andere Weise, ob die kosmische Hintergrundstrahlung eine Gravitationswellensignatur aufweist.

Interessante Lektionen. Eine Schlagzeile der Zeitung lautete "Die Entdeckung der ursprünglichen Gravitationswelle läutet eine" ganz neue Ära "in der Physik ein". Eine Antwort auf dieser Seite erwähnt: "Das Papier ist auch sehr klar, dass der r-Wert nicht 0 ist. Ihr Experiment beweist diese Tatsache mit 5,9σ." Wenn dieses $ \ sigma $ span> die Standardabweichung einer Normalverteilung ist, dann ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein solches Ergebnis zufällig auftritt, wenn $ r $ span> ist wirklich Null, ist ungefähr 1 von 6 Millionen. Aber das ist natürlich nicht das, was hier passiert. Tatsächlich war die Signalanalyse fehlerhaft, da Staub nicht richtig modelliert wurde.

Soweit ich weiß, haben die beteiligten Wissenschaftler anschließend beide eine weitere Studie durchgeführt und waren der Ansicht, dass der Umgang mit der Werbung beim ersten Mal nicht so gut war, wie sie es wünschen würden. Ich möchte unterstreichen, dass die Bemühungen hier von hoher Qualität waren und dieser Ansatz möglicherweise noch eine Gravitationswellensignatur erkennen lässt. Erklärungen darüber, was eine solche Unterschrift uns sagen würde, die in einigen der anderen Antworten hier gegeben wurden, bleiben größtenteils gültig.

Wir haben bisher nur auf die CMB-Zeit zurückgeschaut - d. h. etwa 300.000 Jahre nach BB. Nachdem wir diesen Gravitationsabdruck auf dem CMB betrachtet haben, haben wir unsere früheste Beobachtung auf etwa 10 ^ -35 Sekunden verschoben. Das ist ein großer Sprung in unserem Verständnis (ein Faktor von ungefähr 10 ^ 47), und es ist der wahrscheinlich beeindruckendste Aspekt dieses Ergebnisses für den Laien.

Auch wir haben jetzt das allererster Hinweis darauf, dass die Schwerkraft quantisiert wird.

Und es scheint, dass sich die Raumzeit wirklich schneller ausdehnen kann als Licht. Vielleicht können unsere Ingenieure eines Tages diese erstaunliche Eigenschaft unseres Universums ausnutzen.