Denna vecka på Royal Astronomical Society National Astronomy Meeting i Storbritannien utmanar fysiker bevisen för de senaste BICEP2-resultaten beträffande universumets inflationsperiod, som meddelades för bara 90 dagar sedan. Ny forskning lägger tvivel på införandet av inflationsteori i standardkosmologiska modellen för att förstå naturkrafterna, elementära partiklar och det kända universums nuvarande tillstånd.
Tillbaka den 17 mars 2014 verkade det som om världen erbjöds en glimt av en ultimat order från eons sedan ... faktiskt från tidens början. BICEP2, den enskilda maskinen på Sydpolen levererade en bild som efter analys och subtraktion av uppskattad bakgrundssignal från Vintergatan ledde sina forskare att dra slutsatsen att de hade hittat den tidigaste rest från universums födelse, en signatur i forntida ljus som stödde teorin om inflation.
För trettio år sedan utformades inflationsteorin av fysikerna Alan Guth och Andei Linde. Guth, Linde och andra insåg att en plötslig expansion av universum på bara 1/10000000000000000000000000000000000000000 sekund efter Big Bang kunde lösa några förbryllande mysterier om kosmos. Inflation kan förklara enhetligheten i den kosmiska bakgrundsstrålningen. Även om bilder som från COBE-satelliten visar en fläckig strålningsfördelning, accentuerar dessa bilder i själva verket extremt små variationer i bakgrundsstrålningen, rester från Big Bang, variationer i storleksordningen 1/100 000: e bakgrundsnivån.
Observera att tiden för universumets föreslagna inflationsperiod omedelbart efter Big Bang i dag skulle tillåta ljus att resa endast 1 / 1000000000000000th av väteatomens diameter. Universum under detta första expansionsmoment inkapslades i en volym som var mycket mindre än en enda atom.
Känslorna var mycket höga när BICEP2-teamet tillkännagav sina resultat den 17 mars i år. Inflationshändelsen som stöds bakgrundsstrålningsdata beskrivs som en superkylning av kosmos, men det fanns fysiker som helt enkelt förblev svala och förblev motsatser till teorin. Den noterade brittiska fysikern Sir Roger Primrose var en som förblev underväldigad och uttalade att den otroliga cirkulära polariseringen av ljus som återstod i bearbetade data från BICEP2 kunde förklaras av samspelet mellan damm, ljus och magnetfält i vårt eget grannskap, Vintergatan.
Nu avslöjar nya observationer från en annan detektor, en på Planck-satelliten som kretsar runt jorden, att bidraget från bakgrundsstrålning från lokala källor, dammet i Vintergatan, verkar ha underskattats av BICEP2-teamet. Alla bevis har ännu inte lagts fram men forskarna visar nu reservationer. Samtidigt avvisar det inte inflationsteorin. Det betyder att fler observationer behövs och troligen med större känslighet.
Så varför ställa frågan, bygger fysiker en Rube Goldberg-enhet?
Vår nuvarande förståelse av universum bygger på vad som kallas ”standardmodellen” för kosmologi. Vid Royal Astronomical Society-mötet den här veckan kan diskussionerna under foten avslöja en standardmodell eventuellt i ett tillstånd av kollaps eller helt enkelt behöva nya prylar och mekanismer för att förbli den bästa teorin om allt.
Även denna vecka stöder nya data ytterligare upptäckten av Higg's Boson av Large Hadron Collider 2012, den elementära partikeln vars existens förklarar massan av grundläggande partiklar i naturen och som stöder existensen av Higgs-fältet som är avgörande för standardens robusthet Modell. Higgs-relaterade data avslöjar emellertid också att om universums inflationsperiod ägde rum, om man tagit med standardmodellen kan man dra slutsatsen att universum borde ha kollapsat på sig själv och vår själva existens idag skulle inte vara möjlig.
Dr Brian Green, en forskare inom området Super String Theory och M-Theory och andra som Dr. Stephen Hawking, är snabba med att säga att Standardmodellen är ett mellanliggande steg mot en Grand Unified Theory of Everything, Universum. Förvrängningen av standardmodellen till en sorts Rube Goldberg-enhet kan förklaras av den otvungliga ansamlingen av mer akuta och olika observationer på kosmiska och kvanta skalor.
Diskussioner vid Royal Astronomical Society-mötet väcker mer tvivel om inflationsteorin som för bara 90 dagar sedan verkade så bra stödd av BICEP2 - data härrörande från verkligt anmärkningsvärd banbrytande elektronik utvecklad av NASA och forskare vid California Institute of Technology. Försöken och tröskningarna i dessa stora teorier för att förklara allt som harken tillbaka till perioden strax före Einsteins mirakelår, 1905. Fragmenterade teorier som separat förklarar naturens krafter var närvarande men också ackumuleringen av observationsdata hade nått en blixtpunkt.
Idag gör observationer från BICEP2, NASA och ESA stora rymdobservatorier, känsliga instrument begravda mil under jord och noggrant stridiga kvantexperiment i laboratorier standardmodellen mer stressad för att förklara allt, samma modell som så väl stöds av Higg Boson-upptäckten bara två år sedan. Kosmologer medger att vi kanske aldrig har en fullständig, beprövad teori om allt, en som är elegant; emellertid kommer utmaningarna med standardmodellen och inflationen säkert att ge de yngre teoretikerna att fördubbla ansträngningarna i annat teoretiskt arbete.
För vidare läsning:
Pressmeddelande från RAS NAM: Bör Higgs Boson ha orsakat att vårt universum kollapsade?
Vi har upptäckt inflation !: Nu vad?
Kosmologer tvivlar på inflationsbevis
Är BICEP2-resultaten ogiltiga? Antagligen inte
