#BICEP2 – Scoperta Epocale: Catturate le Onde Primordiali del Big Bang – First Direct Evidence of Cosmic Inflation

#BICEP2 - Scoperta Epocale: Catturate le Onde Primordiali del Big Bang - First Direct Evidence of Cosmic Inflation

Ieri l’annuncio di questa incredibile scoperta e confesso di avere passato ore a leggere ovunque di questo risultato epocale, tra comunicati ufficiali e commenti di moltissimi scienziati e addetti ai lavori. Quasi un senso di “sbandamento” se pensiamo a cosa davvero hanno rilevato i ricercatori in questione: praticamente l’eco del primissimo respiro dell’Universo dal momento immediatamente successivo al Big Bang. Ci pensate? Si tratta dell’inizio del “tutto”, ovvero di qualsiasi cosa possa essere riconducibile al concetto di esistenza e mai prima si era potuto arrivare così lontano, perchè è proprio l’eco dell’inizio che è stato trovato. Einstein lo aveva previsto, ma fino ad ora rimaneva una teoria. Ora questa prova c’è e c’è da perdersi immaginando le implicazioni che tale scoperta può comportare, iniziando dalla strettissima connessione fra la meccanica quantistica e la relatività generale, alla possibilità che tale scoperta possa agevolare nuovi studi sulla teoria delle stringhe e a chissà quanto altro. Questa scoperta inaugura una nuova tappa da cui partire per la cosmologia moderna e riporta in primissimo piano domande quali “Chi siamo e perchè esistiamo”?
Riporto quindi con estrema umiltà e rispetto alcuni passi del comunicato ufficiale rilasciato da Harvard e alcuni stralci di articoli e commenti di alcuni degli addetti ai lavori, in questi momenti ancora concitati e ancora presi dall’emozione e dalla grandissima soddisfazione.

DENEB Official ©

#BICEP2 - Scoperta Epocale: Catturate le Onde Primordiali del Big Bang - First Direct Evidence of Cosmic Inflation

Quasi 14 miliardi di anni fa l’universo che abitiamo scoppiò avviando quella che chiamiamo esistenza con un evento straordinario che ha avviato il Big Bang. Nella prima fugace frazione di un secondo, l’ universo si espandeva in maniera esponenziale e si estende ben oltre la vista dei nostri migliori telescopi. Tutto questo, naturalmente, era solo teoria. I ricercatori del progetto BICEP2 hanno annunciato oggi la prima prova diretta di questa inflazione cosmica. I loro dati forniscono anche le prime immagini delle onde gravitazionali, o increspature nello spazio-tempo. Queste onde sono state descritte come i “primi tremori del Big Bang.” Infine, i dati confermano una profonda connessione tra la meccanica quantistica e relatività generale. “Il rilevamento di questo segnale è uno degli obiettivi più importanti della cosmologia oggi.

C’è voluto un grande lavoro e da molte persone per arrivare a questo risultato”, ha dichiarato John Kovac (Harvard – Smithsonian Center for Astrophysics), responsabile della collaborazione BICEP2. Si tratta di risultati innovativi provenienti da osservazioni effettuate con il telescopio BICEP2 della radiazione cosmica di fondo, un debole bagliore lasciato dal Big Bang. Piccole oscillazioni in questo scenario osservato forniscono indizi per le condizioni dell’universo primordiale. Ad esempio, le piccole differenze di temperatura attraverso il cielo mostrano dove alcune parti dell’universo erano più dense, poi condensate in galassie e ammassi galattici. Poiché la radiazione cosmica di fondo è una forma di luce, essa presenta tutte le proprietà della luce, tra cui la polarizzazione. Sulla Terra, la luce solare viene diffusa dall’atmosfera e diventa polarizzata, che è poi il motivo per cui usiamo occhiali da sole polarizzati per contribuire a ridurre i riflessi. Nello spazio, la radiazione cosmica di fondo fu dispersa da atomi ed elettroni e divenne allo stesso modo polarizzata. “Il nostro team ha usato un particolare tipo di polarizzazione detta “modalità B”, che rappresenta una sorta di torsione negli orientamenti della luce antica polarizzata”, ha detto il co-leader Jamie Bock ( Caltech / JPL ). Le onde gravitazionali comprimono lo spazio mentre viaggiano, e questo schiacciamento produce un modello distinto nella radiazione cosmica di fondo. Le onde gravitazionali hanno una “manualità”, proprio come le onde luminose, e si possono avere polarizzazioni a sinistra e a destra .”Questa è la prima immagine diretta delle onde gravitazionali attraverso il cielo primordiale”, ha detto il co-leader del progetto, Chao-Lin Kuo (Stanford/SLAC). Il gruppo ha esaminato scale spaziali su un cielo che si estende da uno a cinque gradi (da due a dieci volte la larghezza della Luna piena). Per questa operazione, hanno viaggiato al Polo Sud per sfruttare le ottimali condizioni di freddo secco e di aria stabile. ” Il Polo Sud è il posto più a portata di mano da dove si può arrivare allo spazio stando ancora sul terreno”, ha detto Kovac. “E’ uno dei luoghi più aridi e più chiari sulla Terra, perfetto per osservare i deboli segnali delle microonde del Big Bang.” Quando è stato chiesto di commentare le implicazioni di questa scoperta , il teorico di Harvard, Avi Loeb ha detto: “Questo lavoro offre nuove intuizioni in alcune delle nostre domande più basilari : Perché esistiamo, come ha fatto l’universo ad iniziare? Questi risultati non sono solo una prova definitiva per quanto riguarda l’inflazione, ci dicono anche quando l’inflazione ha avuto luogo e quanto sia potente il processo sia stato.”

Fonte/Leggi tutto → www.cfa.harvard.edu

Le implicazioni sono enormi.

“Al di là del fatto che Alan Guth ha praticamente ipotecato il Nobel per la fisica come è accaduto con Peter Higgs, che ha aspettato decenni per vedere confermata la sua teoria, la scoperta dei modi B e quindi la conferma dell’inflazione apre una nuova fase nella storia dell’astrofisica e della cosmologia. Grazie allo studio delle onde gravitazionali primordiali potremo studiare i primi istanti dell’universo e capire meglio come ha avuto luogo il Big Bang. Possiamo escludere alcune teorie alternative sulla nascita dell’Universo, come quella del multiverso ciclico, secondo cui il nostro universo non è che uno di infiniti universi prodotti dallo scontro tra “brane”. Potremmo testare la teoria delle stringhe. Capire meglio il meccanismo dell’inflazione, questo straordinario fenomeno in grado di “annullare” la gravità. Ma c’è di più.

Come spiega lo stesso Guth, le onde gravitazionali primordiali non sarebbero possibili se la gravità non fosse quantizzata. Questo significa che anche la gravità è un fenomeno quantistico. Delle quattro forze fondamentali della natura – elettromagnetismo, nucleare forte, nucleare debole e gravità – solo quest’ultima non è ancora spiegabile attraverso la meccanica quantistica. Si suppone che esista una particella quantistica, il gravitone, che veicola la forza gravitazionale.

Ma in realtà la teoria della relatività spiega la gravità come un fenomeno dello spazio-tempo, senza far ricorso alla quantistica. Alla ricerca di una “teoria del tutto” in grado di riunire in una sola teoria i due grandi paradigmi della natura, la teoria della relatività e quella della meccanica quantistica, i fisici sono al lavoro su una teoria della gravità quantistica. La scoperta di BICEP-2 è la prima conferma che la strada imboccata è quella giusta e che forse, al livello dell’infinitamente piccolo, lo spazio-tempo non è continuo, ma frammentato, composto da una sorta di “schiuma quantica”.”

Fonte/Leggi tutto → Città della Scienza

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Almost 14 billion years ago, the universe we inhabit burst into existence in an extraordinary event that initiated the Big Bang. In the first fleeting fraction of a second, the universe expanded exponentially, stretching far beyond the view of our best telescopes. All this, of course, was just theory. Researchers from the BICEP2 collaboration today announced the first direct evidence for this cosmic inflation. Their data also represent the first images of gravitational waves, or ripples in space-time. These waves have been described as the “first tremors of the Big Bang.” Finally, the data confirm a deep connection between quantum mechanics and general relativity. “Detecting this signal is one of the most important goals in cosmology today.

A lot of work by a lot of people has led up to this point,” said John Kovac (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), leader of the BICEP2 collaboration. These groundbreaking results came from observations by the BICEP2 telescope of the cosmic microwave background — a faint glow left over from the Big Bang. Tiny fluctuations in this afterglow provide clues to conditions in the early universe. For example, small differences in temperature across the sky show where parts of the universe were denser, eventually condensing into galaxies and galactic clusters. Since the cosmic microwave background is a form of light, it exhibits all the properties of light, including polarization. On Earth, sunlight is scattered by the atmosphere and becomes polarized, which is why polarized sunglasses help reduce glare. In space, the cosmic microwave background was scattered by atoms and electrons and became polarized too. “Our team hunted for a special type of polarization called ‘B-modes,’ which represents a twisting or ‘curl’ pattern in the polarized orientations of the ancient light,” said co-leader Jamie Bock (Caltech/JPL). Gravitational waves squeeze space as they travel, and this squeezing produces a distinct pattern in the cosmic microwave background. Gravitational waves have a “handedness,” much like light waves, and can have left- and right-handed polarizations. “The swirly B-mode pattern is a unique signature of gravitational waves because of their handedness. This is the first direct image of gravitational waves across the primordial sky,” said co-leader Chao-Lin Kuo (Stanford/SLAC). The team examined spatial scales on the sky spanning about one to five degrees (two to ten times the width of the full Moon). To do this, they traveled to the South Pole to take advantage of its cold, dry, stable air. “The South Pole is the closest you can get to space and still be on the ground,” said Kovac. “It’s one of the driest and clearest locations on Earth, perfect for observing the faint microwaves from the Big Bang.” They were surprised to detect a B-mode polarization signal considerably stronger than many cosmologists expected. The team analyzed their data for more than three years in an effort to rule out any errors. They also considered whether dust in our galaxy could produce the observed pattern, but the data suggest this is highly unlikely. “This has been like looking for a needle in a haystack, but instead we found a crowbar,” said co-leader Clem Pryke (University of Minnesota). When asked to comment on the implications of this discovery, Harvard theorist Avi Loeb said, “This work offers new insights into some of our most basic questions: Why do we exist? How did the universe begin? These results are not only a smoking gun for inflation, they also tell us when inflation took place and how powerful the process was.” BICEP2 is the second stage of a coordinated program, the BICEP and Keck Array experiments, which has a co-PI structure. The four PIs are John Kovac (Harvard), Clem Pryke (UMN), Jamie Bock (Caltech/JPL), and Chao-Lin Kuo (Stanford/SLAC). All have worked together on the present result, along with talented teams of students and scientists. Other major collaborating institutions for BICEP2 include the University of California at San Diego, the University of British Columbia, the National Institute of Standards and Technology, the University of Toronto, Cardiff University, Commissariat à l’Energie Atomique. BICEP2 is funded by the National Science Foundation (NSF). NSF also runs the South Pole Station where BICEP2 and the other telescopes used in this work are located. The Keck Foundation also contributed major funding for the construction of the team’s telescopes. NASA, JPL, and the Moore Foundation generously supported the development of the ultra-sensitive detector arrays that made these measurements possible.

Source/Continue reading → www.cfa.harvard.edu
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