天文学家在宇宙大爆炸的涟漪中探测到了长期预测的极化信号。这种信号被称为 B 模极化，是由物质对宇宙大爆炸遗留下来的微波光子的引力牵引造成的。
这一探测结果，本周发布在 arXiv 预印本服务器上，由南极的微波望远镜完成，使人们对利用该信号绘制宇宙物质分布图并确定三种类型中微子的质量抱有希望——实际上是利用天文学来实现粒子物理学的关键目标。这一探测结果还表明，探测另一种类型的 B 模是可能的，这将是宇宙在大爆炸后的瞬间经历了被称为暴胀的剧烈膨胀的证据。
“之前没有人能够看到这种信号的原因是，它非常微弱——大约只有千万分之一，”加拿大蒙特利尔麦吉尔大学的天体物理学家邓肯·汉森说，他领导了这项工作，该工作使用了 10 米南极望远镜（SPT）上的超灵敏微波接收器。相比之下，1992 年美国宇航局宇宙背景探测者卫星的研究人员首次发布的宇宙微波背景辐射涟漪的测量结果，对十万分之四的差异是敏感的。
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其他仪器也在寻求探测 B 模，包括 POLARBEAR 实验和阿塔卡玛宇宙学望远镜（ACT），两者都位于智利查南托尔。
“他们击败了我们，向他们致敬，”新泽西州普林斯顿大学的天文学家、ACT 的首席研究员莱曼·佩奇说。“这本质上是一个清晰的信号，我们都相信它将成为测量宇宙物质成分的重要工具。”
同样在普林斯顿的理论天体物理学家大卫·斯珀格尔表示赞同。“这是首次使用极化来追踪宇宙中的大规模结构，”他说。
SPT 于 2007 年启动，并利用宇宙微波背景辐射绘制了星系和星团的位置。芝加哥大学的天体物理学家、SPT 的首席研究员约翰·卡尔斯特罗姆说，其灵敏的微波接收器于 2012 年安装，能够探测到天空中非常小尺度上的 B 模信号变化。为了利用该信号确定中微子的质量（中微子占被绘制物质的未知比例），天文学家将不得不勘测比 SPT 绘制的 100 平方度大得多的天空区域。不过，卡尔斯特罗姆表示，在计划中的粒子物理实验尝试用地球上的中微子束做同样的事情之前，望远镜将在未来几年内确定中微子质量并非不可能。
然而，微波极化实验的最终目标不是进行粒子物理学研究，而是宇宙学研究。他们正在追寻另一类“原始”B 模，据认为这些 B 模是由暴胀期间空间的快速膨胀产生的。任何探测都将是对暴胀——宇宙学的核心理论之一——的明确证实，并将确定其能量尺度，这将对致力于发展量子引力理论的物理学家有用。但是原始 B 模将以超过 1 度的大尺度上的微小变化形式存在——对于 SPT 来说，在其勘测的相对较小的天空区域中找到统计显著性而言，尺度太大了。欧洲航天局的普朗克卫星勘测了整个天空，可能能够将其分辨出来。一旦引力 B 模被绘制出来并移除，SPT 等较小的数据集中也可能可以辨别出它们，从而有可能揭示其下方的任何原始信号。来自 SPT 的最新观测结果表明，这种探测 B 模的方法前景广阔，斯珀格尔说。“这是一个好兆头，他们已经从地面测量到了这一点。”