Inflationsteorin föreslår att universum genomgick en period av exponentiell expansion direkt efter Big Bang. Men ett forskarteam har nu funnit att gravitationsstrålning kan produceras genom en annan mekanism än inflation. Så denna typ av strålning, om så småningom upptäcks, kommer inte att ge det avgörande beviset för inflationsteorin som en gång ansågs vara en säkerhet.
"Om vi ser en primitiv gravitationsvågbakgrund, kan vi inte längre säga säkert att det beror på inflation," sade astronomen Lawrence Krauss, från Case Western Reserve University.
Inflationsteorin föreslogs först av kosmologen Alan Guth 1981 som ett sätt att förklara vissa funktioner i universum som tidigare förbryllade astronomer, till exempel varför universumet är så nära att vara platt och varför det är så enhetligt. Idag förblir inflation det bästa sättet att teoretiskt förstå många aspekter av det tidiga Big Bang-universum, men de flesta av teoriens förutsägelser är något vaga nog att även om förutsägelserna observerades skulle de förmodligen inte ge en tydlig- minska bekräftelsen av teorin.
Men gravitationsstrålning ansågs vara en av de viktigaste förutsägelserna i inflationsteorin, och upptäckten av detta spektrum betraktades bland fysiker som "rökpistol" som bevis på att inflationen faktiskt inträffade för miljarder år sedan.
Gravitationsstrålning är en förutsägelse av Einsteins teori om allmän relativitet. Enligt teorin, när stora mängder massa eller energi växlar runt, stör den omgivande rymdtiden och krusningar kommer från det område där skiftet sker. Dessa krusningar är inte lätt att upptäcka, men det finns ett experiment som är utformat för att leta direkt efter denna strålning, Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) i Livingston, Louisiana. Det kommande Planck-uppdraget som kommer att lanseras 2009 kommer indirekt att leta efter det genom att titta på den kosmiska mikrovågsbakgrunden.
Fram till nu trodde man allmänt att detektering av gravitationsstrålning i form av polariserat ljus från CMB skulle bekräfta inflationsteorin, eftersom man trodde att inflation skulle vara det enda sättet denna strålning kunde produceras. Men Krauss och hans team har tagit upp frågan huruvida denna strålning otvetydigt kan knytas till inflationen.
Krauss team föreslår att ett fenomen som kallas ”symmetri brytning” också kan ge gravitationsstrålning. Symmetribrytning är en central del av grundläggande partikelfysik, där ett system går från att vara symmetriskt till ett lågenergitillstånd som inte är symmetriskt. Krauss förklaring är att ett "skalfält" (liknande ett elektriskt eller magnetiskt fält) justeras när universum expanderar. Men när universum expanderar kommer varje region över vilket fältet är inriktat i kontakt med andra regioner där fältet har en annan inriktning. När det händer slappnar fältet in i ett tillstånd där det är inriktat över hela regionen och i processen att koppla av avger det gravitationsstrålning.
Allt detta är ganska förvirrande, men den sötade kondenserade versionen är att om gravitationsstrålning någonsin upptäcks, kommer den händelsen inte nödvändigtvis att verifiera inflationsteorin. Därför återstår att se om inflationsteori någonsin kan bekräftas.
Krauss papper "Nearly Scale Invariant Spectrum of Gravitational Radiation from Global Phase Transitions" publiceras i Aprill 2008 Physical Review Letters.
Original nyhetskälla: Case Western Reserve University pressmeddelande
