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Estación del Polo Sur, donde los científicos hicieron el descubrimiento

El 10-metros Telescopio del Polo Sur y el bíceps (Imágenes de fondo de Cosmic extragaláctica Polarización) Telescopio en contra de la Vía Láctea. BICEP2 detectado recientemente ondas gravitacionales en el fondo cósmico de microondas, un descubrimiento que apoya la teoría de la inflación cósmica de cómo empezó el universo. (Foto: Keith Vanderlinde, National Science Foundation)

Informe de Stanford, 17 de marzo 2014

Nuevas evidencias del espacio apoya la teoría de Stanford físico de cómo comenzó el universo

La detección de ondas gravitatorias por el experimento BICEP2 en el Polo Sur apoya la teoría de la inflación cósmica de cómo el universo llegó a ser.El descubrimiento, realizado en parte por el Profesor Adjunto Chao-Lin Kuo, apoya el trabajo teórico de la Universidad de Stanford Andrei Linde.

Profesor Asistente Chao-Lin Kuo, derecha, lleva las noticias del descubrimiento al profesor Andrei Linde.

Hace casi 14 millones de años, el universo que habitamos irrumpió en la existencia en un evento extraordinario que inició el Big Bang. En la primera fracción fugaz de un segundo, el universo se expandió de manera exponencial, que se extiende mucho más allá de la opinión de los mejores telescopios de hoy en día. Todo esto, por supuesto, ha sido sólo teoría.

Investigadores de la colaboración BICEP2 anunciaron hoy la primera evidencia directa que apoya esta teoría, conocida como “inflación cósmica”. Sus datos también representan las primeras imágenes de las ondas gravitacionales, o ondulaciones en el espacio-tiempo. Estas ondas se han descrito como los “primeros temblores del Big Bang.” Por último, los datos confirman una profunda conexión entre la mecánica cuántica y la relatividad general.

“Esto es muy emocionante. Hemos hecho la primera imagen directa de ondas gravitacionales, o las ondulaciones en el espacio-tiempo a través del cielo primordial, y verificado una teoría acerca de la creación de todo el universo”, dijo Chao-Lin Kuo , profesor asistente de física en Stanford y SLAC National Accelerator Laboratory , y co-líder de la colaboración BICEP2.

Estos resultados revolucionarios procedían de observaciones por el telescopio BICEP2 del fondo cósmico de microondas – un débil resplandor dejado por el Big Bang. Pequeñas fluctuaciones en este resplandor proporcionan pistas sobre las condiciones en el universo temprano. Por ejemplo, las pequeñas diferencias en la temperatura de todo el espectáculo del cielo, donde las partes del universo eran más densos, finalmente condensación en galaxias y cúmulos galácticos.

Debido a que el fondo cósmico de microondas es una forma de luz, exhibe todas las propiedades de la luz, incluyendo la polarización. En la Tierra, la luz solar es dispersada por la atmósfera y se polariza, por lo que las gafas de sol polarizadas ayudar a reducir el deslumbramiento. En el espacio, el fondo cósmico de microondas fue dispersada por los átomos y los electrones y se polarizó también.

“Nuestro equipo de caza para un tipo especial de polarización llamado ‘modos B’, que representa un giro o patrón” rizo “en las orientaciones de polarización de la antigua luz”, dijo BICEP2 colíder Jamie Bock, profesor de física en Caltech y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL).

Las ondas gravitatorias comprimen el espacio a medida que viajan, y esta compresión produce un patrón distinto en el fondo cósmico de microondas. Las ondas gravitatorias tienen un “uso de las manos”, al igual que las ondas de luz, y pueden tener polarizaciones de izquierda y mano derecha.

“El patrón de modo B swirly es una firma única de las ondas gravitacionales debido a su uso de las manos”, dijo Kuo.

El equipo examinó las escalas espaciales en el cielo que comprende aproximadamente 1 a 5 grados (de dos a 10 veces el ancho de la luna llena). Para ello, crearon un experimento en el Polo Sur para tomar ventaja de su aire frío y seco, estable, lo que permite la detección crujiente de luz cósmica débil.

“El Polo Sur es el más cercano se puede llegar al espacio y aún así estar en el suelo”, dijo BICEP2 co-investigador principal John Kovac, profesor asociado de astronomía y física en la Universidad de Harvard-Smithsonian para Astrofísica, quien dirigió el despliegue y la ciencia operación del proyecto. “Es uno de los lugares más secos y más claros en la Tierra, ideal para la observación de las microondas débiles desde el Big Bang.”

Los investigadores se sorprendieron al detectar una señal de polarización modo B considerablemente más fuerte que muchos cosmólogos esperaban. El equipo analizó los datos de más de tres años en un esfuerzo para descartar cualquier error. También consideraron la presencia de polvo en nuestra galaxia podría producir el patrón observado, pero los datos sugieren que esto es altamente improbable.

“Esto ha sido como buscar una aguja en un pajar, pero en su lugar nos encontramos con una barra de hierro”, dijo el co-líder de Clem Pryke, profesor asociado de física y astronomía en la Universidad de Minnesota.

El físico Alan Guth propuso formalmente la teoría inflacionaria en 1980, cuando él era un investigador postdoctoral en el SLAC , como una modificación de la teoría del Big Bang convencional. En lugar del universo que comienza como una bola de fuego de rápida expansión, Guth la teoría de que el universo se infla con gran rapidez a partir de una pequeña porción de espacio y se volvió exponencialmente mayor en una fracción de segundo. Esta idea atrajo inmediatamente mucha atención, ya que podría proporcionar una solución única para muchos de los problemas difíciles de la teoría del Big Bang estándar.

Sin embargo, como Guth, quien ahora es profesor de física en el MIT, se dio cuenta de inmediato, algunas predicciones en su escenario contradicen los datos de observación. A principios de la década de 1980, el físico ruso Andrei Linde modificó el modelo en un concepto llamado “nueva inflación”, y de nuevo a la “inflación caótica eterna”, ambos de los cuales genera predicciones de que una estrecha similitud, las observaciones reales del cielo.

Linde, ahora un profesor de física en Stanford, no pudo ocultar su entusiasmo por la noticia. “Estos resultados son una prueba irrefutable de la inflación, porque las teorías alternativas no predicen una señal de este tipo”, dijo. “Esto es algo que he estado esperando ver durante 30 años.”

Mediciones de BICEP2 de ondas gravitacionales inflacionarias son una impresionante combinación de razonamiento teórico y la tecnología de vanguardia. La contribución de Stanford para el descubrimiento va más allá de Kuo, quien diseñó los detectores de polarización. Kent Irwin, profesor de física en Stanford y SLAC, también llevó a cabo un trabajo pionero en sensores superconductores y sistemas de lectura utilizados en el experimento. La investigación también participaron varios investigadores, entre ellos Kuo, afiliado con el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), que se apoya en Stanford, SLAC y la Fundación Kavli.

BICEP2 es la segunda etapa de un programa coordinado, los experimentos de matriz de bíceps y Keck, que tiene una estructura de co-investigador principal. Los cuatro inhibidores de la proteasa son Jamie Bock (Caltech / JPL,) John Kovac (Harvard), Chao-Lin Kuo (Stanford / SLAC) y Clem Pryke (UMN). Todos han trabajado juntos en el resultado actual, junto con talentosos equipos de estudiantes y científicos. Otras importantes instituciones colaboradoras para BICEP2 incluyen la Universidad de California, San Diego, la Universidad de la Columbia Británica, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, la Universidad de Toronto, la Universidad de Cardiff, y el Comisariado de la Energía Atómica.

BICEP2 es financiado por la National Science Foundation (NSF). NSF también dirige la Estación del Polo Sur, donde se encuentran BICEP2 y los otros telescopios utilizados en este trabajo. La Fundación Keck también contribuyó importante financiación para la construcción de los telescopios del equipo. NASA, JPL y la Fundación Moore apoyaron generosamente el desarrollo de los conjuntos de detectores ultrasensibles que hicieron estas mediciones es posible.

Detalles técnicos y papeles de diario se pueden encontrar en el sitio web de liberación BICEP2:http://bicepkeck.org

«Esto es algo que he estado esperando ver durante 30 años», asegura uno de los «padres» de la inflación cósmica tras recibir la noticia del descubrimiento que la confirma

 
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U. STANFORD
El físico Andrei Linde recibe la noticia del descubrimiento que confirma su teoría sobre la inflación

La teoría de la inflación del Universo fue propuesta formalmente por el físico Alan Guth en 1980, como una modificación de la teoría del Big Bang convencional. Guth señaló que el Cosmos se infló con gran rapidez a partir de una pequeña porción del espacio y se volvió exponencialmente mayor en una fracción de segundo. Pocos años después, el físico ruso Andrei Linde modificaba este modelo en un concepto llamado «nueva inflación», que generaba predicciones muy similares a las observaciones reales del cielo que este mismo lunes anunciaba un amplio equipo de investigadores, liderado por el Centro Harvard-Smithsonian para la Astrofísica. Los científicos dieron a conocer la primera detección de las ondas gravitacionales, las deformaciones en el espacio-tiempo provocadas por la gran explosión.

Linde, ahora profesor de física en Stanford, no pudo ocultar su entusiasmo por la noticia cuando un colega de la misma universidad acudió a su casa a comunicarle la buena nueva. «Estos resultados son una prueba irrefutable de la inflación, porque las teorías alternativas no predicen una señal de este tipo. Esto es algo que he estado esperando ver durante 30 años», señaló visiblemente emocionado. No es para menos, el hallazgo de los «primeros temblores del Big Bang» es considerado el «santo grial» de la Cosmología y bien podría valerle un premio Nobel.

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