天文學家在宇宙大爆炸的漣漪中探測到了長期預測的極化訊號。這種訊號被稱為 B 模極化，是由物質對宇宙大爆炸遺留下來的微波光子的引力牽引造成的。
這一探測結果，本週釋出在 arXiv 預印本伺服器上，由南極的微波望遠鏡完成，使人們對利用該訊號繪製宇宙物質分佈圖並確定三種類型中微子的質量抱有希望——實際上是利用天文學來實現粒子物理學的關鍵目標。這一探測結果還表明，探測另一種型別的 B 模是可能的，這將是宇宙在大爆炸後的瞬間經歷了被稱為暴脹的劇烈膨脹的證據。
“之前沒有人能夠看到這種訊號的原因是，它非常微弱——大約只有千萬分之一，”加拿大蒙特利爾麥吉爾大學的天體物理學家鄧肯·漢森說，他領導了這項工作，該工作使用了 10 米南極望遠鏡（SPT）上的超靈敏微波接收器。相比之下，1992 年美國宇航局宇宙背景探測者衛星的研究人員首次釋出的宇宙微波背景輻射漣漪的測量結果，對十萬分之四的差異是敏感的。
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其他儀器也在尋求探測 B 模，包括 POLARBEAR 實驗和阿塔卡瑪宇宙學望遠鏡（ACT），兩者都位於智利查南托爾。
“他們擊敗了我們，向他們致敬，”新澤西州普林斯頓大學的天文學家、ACT 的首席研究員萊曼·佩奇說。“這本質上是一個清晰的訊號，我們都相信它將成為測量宇宙物質成分的重要工具。”
同樣在普林斯頓的理論天體物理學家大衛·斯珀格爾表示贊同。“這是首次使用極化來追蹤宇宙中的大規模結構，”他說。
SPT 於 2007 年啟動，並利用宇宙微波背景輻射繪製了星系和星團的位置。芝加哥大學的天體物理學家、SPT 的首席研究員約翰·卡爾斯特羅姆說，其靈敏的微波接收器於 2012 年安裝，能夠探測到天空中非常小尺度上的 B 模訊號變化。為了利用該訊號確定中微子的質量（中微子佔被繪製物質的未知比例），天文學家將不得不勘測比 SPT 繪製的 100 平方度大得多的天空區域。不過，卡爾斯特羅姆表示，在計劃中的粒子物理實驗嘗試用地球上的中微子束做同樣的事情之前，望遠鏡將在未來幾年內確定中微子質量並非不可能。
然而，微波極化實驗的最終目標不是進行粒子物理學研究，而是宇宙學研究。他們正在追尋另一類“原始”B 模，據認為這些 B 模是由暴脹期間空間的快速膨脹產生的。任何探測都將是對暴脹——宇宙學的核心理論之一——的明確證實，並將確定其能量尺度，這將對致力於發展量子引力理論的物理學家有用。但是原始 B 模將以超過 1 度的大尺度上的微小變化形式存在——對於 SPT 來說，在其勘測的相對較小的天空區域中找到統計顯著性而言，尺度太大了。歐洲航天局的普朗克衛星勘測了整個天空，可能能夠將其分辨出來。一旦引力 B 模被繪製出來並移除，SPT 等較小的資料集中也可能可以辨別出它們，從而有可能揭示其下方的任何原始訊號。來自 SPT 的最新觀測結果表明，這種探測 B 模的方法前景廣闊，斯珀格爾說。“這是一個好兆頭，他們已經從地面測量到了這一點。”