实验宇宙学家探索大爆炸之外

康奈尔大学的实验宇宙学研究小组最近宣布了一项使用偏振敏感相机（ACTPol）进行的宇宙微波背景研究的第一批结果。

康奈尔大学文理学院的宇宙学研究由来已久，新一代的宇宙学家做出了巨大的努力，以了解宇宙微波背景（CMB），即大爆炸留下的热辐射。

“当您完全了解CMB时，就会揭示有关整个宇宙历史的所有知识中的很大一部分，”物理学助理教授Michael Niemack说，他的工作集中在CMB测量上。

物理学教授兼物理学家杰瓦克·帕皮亚（Jeevak Parpia）说，在过去30年中，对宇宙的本质和演化进行研究的宇宙学取得了巨大的进步。“我们正处于“精密”宇宙学的时代。

物理学副教授，弦理论专家Liam McAllister表示：“这是该领域飞速发展的时代。”“您在任何一天都不知道当晚在arXiv上会看到什么新发现。”

霍拉斯怀特大学物理学荣誉退休教授亨利·泰（Henry Tye）是了解弦理论通货膨胀的先驱之一，他在康奈尔大学（Cornell）留下了各种宇宙学家不同寻常合作的遗产。麦卡利斯特说，很难找到像康奈尔大学这样的大学，那里有有意义的合作将弦理论家，实验家和天文学家联系在一起，例如他和尼迈克与天文学副教授雷切尔·比恩（Rachel Bean）的研究。

“康奈尔大学的宇宙学是艺术和科学学科之间合作文化的一个很好的例子，在高技能的乐器演奏家和研究人员之间，他们正在思考物理定律的理论含义，”艺术与科学学院哈罗德·坦纳（Harold Tanner）院长格蕾琴·里特（Gretchen Ritter）说。

“ CMB研究是一个丰富而不断发展的领域，其科学融合激发了天文学和物理学界，”天文学主席特里·赫特（Terry Herter）补充说。“努力同时了解宇宙和基础物理学的起源和演化，这没有比这更好的了。”

麦克阿里斯特（McAllister）因其在早期宇宙理论模型方面的工作而获得美国国家科学基金会早期职业奖，该奖项旨在了解如何在安全的理论基础上建立起宇宙最早出现的通货膨胀理论，并从中获得灵感。数学上一致的结构。

他说：“我们想了解通货膨胀背后的物理原理。”“作为理论家，我们的责任之一是试图预测未来实验的结果并解释现有实验的结果。”

根据麦卡里斯特（McAllister）的观点，所需要的理论是，重力定律从根本上说是量子力学，但在足够大且运动缓慢的系统中，其行为符合经典物理学的原理。他说，到目前为止，弦理论是唯一提供一致的量子引力理论的方法。

在实验方面，Niemack追求的更高分辨率的CMB测量与Bean感兴趣的广义相对论测试直接相关。

Niemack说，康奈尔加州理工学院阿塔卡马望远镜（CCAT）项目的完成将是世界上最大的亚毫米望远镜，对宇宙学家来说是一个福音。他和比恩计划使用CCAT探测星系团速度，其精度要比现在更高。

探测CMB的实验有可能在比任何其他方式都证明的更为根本的水平上揭示自然法则。“例如，CMB极化观测的结果可能会对我们理论家追求的与早期宇宙有关的各种问题产生变革性的影响，” McAllister说。

Niemack补充说：“这就是让它如此引人注目的原因。”“这些观察或实验中的任何一项都可以从根本上改变我们对宇宙的看法。”

实验宇宙学

康奈尔大学的实验宇宙学研究小组-包括物理学助理教授Michael Niemack，博士后研究人员Francesco De Bernardis和Shawn Henderson以及研究生Brian Koopman和Patricio Gallardo-最近宣布了一项利用偏振敏感相机进行的宇宙微波背景研究的第一批结果。由Niemack领导的6米阿塔卡马宇宙望远镜的设计（ACTPol）。

Niemack说：“ ACTPol在科学领域具有独特的优势，由于我们仪器内置的功能，我们可以比其他任何人追求更好。”“我们正在寻找微小的微小信号，这些信号大约是背景上方107倍的一部分，其范围是之前从未探究过的。”

将于今年完成的升级将为ACTPol增加三倍的探测器和一个额外的频道，使该小组能够以统一的能量规模探测物理，比大型强子对撞机探测的能量高出一万亿倍。

相关研究（PDF）：阿塔卡马宇宙望远镜：CMB极化200

图像：维基百科上的宿星或七姐妹（Messier 45或M45）