光的这种特性不仅让我们发现引力波,也看到宇宙刚诞生时的样子!
光是一种波,所以在传播过程中它会在某个方向上波动,这就是偏振。除此之外,偏振还在很大程度上影响了光的反射和散射,这就是为什么水平偏振的光会被湖面和挡风玻璃反射。反过来说,也解释了为什么垂直偏振的墨镜镜片能够挡住这些光。
宇宙刚刚诞生时的高温等离子团中,光被束缚在电子间来回反射,直到那团等离子体冷却至透明状态,光才能开始在宇宙中传播。但在开始它130多亿年的旅程之前,这些光还会被等离子团最后一次反弹,因此每个光子的运动方向受到它的偏振方向与等离子团的温度,密度和运动状态相互作用所影响。
所以,如果我们测得来自宇宙背景辐射的光的偏振方向,就能知道宇宙大爆炸的事,其中的细节很复杂。
简单地说,就是早起宇宙的等离子团里从冷的地方到热的地方会有平行或垂直于冷热梯度的偏振。此外,一些波动能能使这些冷热方向的偏振倾斜45度。当然,这里的波动指的是引力波引起的,空间的拉伸和挤压。
来自南极BICEP望远镜的结果显示,虽然我们看到的大多数偏振光来自早期宇宙的等离子团,还是有15%是来自宇宙原初引力波的扰动,这些扰动非常重要。
因为它们是在宇宙初始的很短很短的时间内产生的,然后随着引力场的量子涨落走过了整个宇宙历程。所以这类偏振的发现不仅标志着首次确认引力是一种量子力学的现象,还使我们能够看到宇宙38万岁时的样子,抵达宇宙的起点!
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