में पहले भाग में, हम ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव विकिरण (KMFI) में छोटे तापमान में उतार-चढ़ाव के बारे में बात की थी। अब हम KMFI के एक अन्य घटक पर स्विच करेंगे, तापमान संकेत से लगभग 100 गुना छोटा: ध्रुवीकरण। यद्यपि हम उन अवधारणाओं की चर्चा कर रहे हैं जो हमारे दैनिक अनुभव से संबंधित हैं, यह याद रखना चाहिए कि बिग बैंग का अवशिष्ट विकिरण वास्तव में हल्का है। और प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है, बिजली के क्षेत्रों (ई) और चुंबकीय क्षेत्र (बी) के एक दोलन सेट प्रकाश की गति से प्रचार करते हैं।

हमें तुरंत यह कहना होगा कि चूंकि फोटोन में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र होते हैं - जो एक दूसरे से अलग होते हैं, लेकिन युग्मित होते हैं - ध्रुवीकरण की उपस्थिति ई-मोड (इरोटेशनल घटक) और बी-मोड (भंवर) के रूप में खुद को प्रकट कर सकती है । केएमएफआई के ध्रुवीकरण में प्रागैतिहासिक बी-मोड के साथ जुड़े हाल के हर्षित उत्साह, और उनके प्रत्यक्ष पता लगाने की संभावना इसके बारे में ज्ञात होने के योग्य है। वे हमें मुद्रास्फीति के दौरान उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के बारे में जानकारी तक सबसे आसान पहुंच प्रदान करेंगे, जो ब्रह्मांड के विकास के शुरुआती चरणों में से एक है, जिसके निशान कुछ अन्य मापा मापदंडों में पाए जा सकते हैं। बी-मोड ध्रुवीकरण के पूरे इतिहास का केवल एक हिस्सा हैं।

KMPI प्रकाश सिर्फ एक चमक नहीं है

संक्षेप में, हम पहले भाग को याद करते हैं: सबसे बड़ा KMFI सिग्नल प्रकाश के तापमान में उतार-चढ़ाव (या फोटॉन) के रूप में मौजूद है। मुक्त इलेक्ट्रॉनों और फोटोन का एक समुद्र बहुत बार (थॉमसन बिखरने के माध्यम से) एक दूसरे के साथ बातचीत करता है, और इलेक्ट्रॉन मुक्त रहते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों में परमाणुओं के नाभिक के साथ इलेक्ट्रॉनों को संयोजित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। इलेक्ट्रॉनों को फोटोन के साथ जोड़ा जाता है, और साथ ही, वे लगातार अंधेरे पदार्थ से टकराते हुए बढ़ते घनत्व के क्षेत्रों के बीच चलते हैं।

उसी समय, अंतरिक्ष का विस्तार होता है, जो फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य को बढ़ाता है, जिसके कारण वे ऊर्जा खो देते हैं। नतीजतन, फोटोन पर्याप्त ऊर्जा खो देते हैं ताकि इलेक्ट्रॉनों को नाभिक, थॉमसन के बिखरने के साथ जोड़ सकें, और प्रकाश अप्रकाशित हो सकता है। इस क्षण को पुनर्संयोजन कहा जाता है, और जिस स्थान से फोटोन आते हैं उसे अंतिम बिखरने की सतह कहा जाता है। केएमएफआई के अंडे के आकार का अवलोकन रेखांकन पूरे आकाश में अंतिम बिखरने की सतह पर फोटॉन के गर्म और ठंडे धब्बे दिखाते हैं, जो ब्रह्मांड के पुनर्संयोजन से पहले की स्थितियों के अनुसार वितरित किए जाते हैं।

लेकिन तापमान वितरण उस समय के ब्रह्मांड की भौतिकी में एन्क्रिप्ट की गई जानकारी का सिर्फ एक हिस्सा है। इसके अलावा, प्रकाश तरंगों में आकाश के विभिन्न हिस्सों में एक पसंदीदा अभिविन्यास होता है, अर्थात स्रोत की दिशा के आधार पर, प्रकाश तरंग एक दिशा में दूसरे से अधिक दिशा में दोलन करती है। यह अभिविन्यास - तरंग दोलन की पसंदीदा दिशा - ध्रुवीकरण है।

चुंबक बनाने की क्रिया

ध्रुवीकरण तापमान की तुलना में कल्पना करना आसान है। तापमान के मामले में केएमएफआई फोटॉनों का ध्रुवीकरण और अंतिम बिखरने की सतह थॉमसन बिखरने के फल हैं, और क्षेत्रों में काले पदार्थ और फोटॉन दबाव के बाहरी प्रवाह के कारण बिखरने और दोलन का एक जटिल मिश्रण नहीं है। दूसरे शब्दों में, ब्रह्मांड में व्यापकता के बावजूद, डार्क मैटर KMFI फोटॉनों के ध्रुवीकरण को प्रभावित नहीं करता है। गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के कारण ध्रुवीकरण भी हो सकता है, और डार्क मैटर और गैलेक्टिक क्लस्टर का भौतिकी इस प्रक्रिया में शामिल है। लेकिन लेख में मैं अंतिम बिखरने की सतह पर केवल ध्रुवीकरण पर विचार करता हूं।

यह समझने के लिए कि थॉमसन बिखरने से ध्रुवीकरण कैसे होता है, हमें यह समझने की आवश्यकता है कि यह प्रक्रिया कैसे होती है। इसकी एक सरल व्याख्या दो वस्तुओं का टकराव है, और, लगभग किसी भी भौतिक अवधारणा की तरह, एक सरल स्पष्टीकरण अधूरा होगा। स्पष्ट करने के लिए, हमें तीन चीजों को स्पष्ट करने की आवश्यकता है:
1. फोटोन एक विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र से मिलकर बनते हैं,
2. विद्युत क्षेत्र के संपर्क में आने पर इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करना शुरू होता है,
3. गति करते समय, एक इलेक्ट्रॉन एक फोटॉन का उत्सर्जन करता है, और सबसे अधिक बार - गति की दिशा में 90 डिग्री के कोण पर। ।

हमारे विषय के संदर्भ में, केएमएफआई से एक फोटॉन को एक इलेक्ट्रॉन द्वारा अवशोषित किया जाता है, और इलेक्ट्रॉन को फोटॉन के विद्युत क्षेत्र की दिशा में त्वरित किया जाता है। नतीजतन, इलेक्ट्रॉन एक नया फोटॉन उत्सर्जित करता है ताकि उसके विद्युत क्षेत्र को एक निश्चित दिशा में निर्देशित किया जाए और मूल फोटॉन के समान आवृत्ति हो। यह वह है जो ध्रुवीकृत प्रकाश देता है: एक क्षेत्र से एक फोटॉन, जहां औसतन, फोटोन विद्युत क्षेत्र एक निश्चित दिशा में उन्मुख होता है।

लेकिन यह केएमएफआई का ध्रुवीकरण करने के लिए पर्याप्त नहीं है। हमें इलेक्ट्रॉनों और फोटॉनों के एक विशेष विन्यास की भी आवश्यकता होती है, जब एक इलेक्ट्रॉन ऊपर और नीचे से गर्म फोटॉन देखता है, और बाएं और दाएं से ठंडा होता है। ऐसी व्यवस्था, एक दूसरे के विपरीत गर्म खंड, और एक दूसरे के विपरीत ठंडा, एक चौगुनी के रूप में जाना जाता है ।

यदि इलेक्ट्रॉन के चारों ओर एक चौगुनी व्यवस्था होती है, तो गर्म क्षेत्रों से आने वाले फोटॉन, इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक ठंडा होते हैं। इलेक्ट्रॉन द्वारा पुन: उत्सर्जित प्रकाश ध्रुवीकृत हो जाता है, क्योंकि विद्युत क्षेत्र की अधिकांश शक्ति गर्म स्थानों के स्थान के साथ गठबंधन की जाएगी। यह भी पता चला है कि केवल चौगुनी ध्रुवीकरण की ओर जाता है - गर्म और ठंडे वर्गों के अधिक जटिल विन्यास केएमएफआई में मनाया ध्रुवीकरण के लिए नेतृत्व नहीं करते हैं।

तो फिर से।

• फोटोन बिजली और चुंबकीय क्षेत्रों से बने होते हैं, और बातचीत के दौरान इलेक्ट्रॉन में तेजी लाते हैं।
• त्वरण के कारण, इलेक्ट्रॉन एक नया फोटॉन उत्सर्जित करता है।
• इलेक्ट्रॉनों द्वारा दिखाई देने वाला क्वाड्रूपोल, इलेक्ट्रॉन को इस तरह से बढ़ाता है कि उसके द्वारा उत्सर्जित फोटोन ध्रुवीकृत हो जाते हैं।
• अंत में, केवल चौगुनी KMFI में मनाया ध्रुवीकरण के लिए नेतृत्व करते हैं।

हम चौगुनी कॉन्फ़िगर करते हैं

यह पता चला है कि ध्रुवीकरण की उपस्थिति के लिए हमें चौगुनी आवश्यकता है। उन्हें कैसे प्राप्त करें? उनके उत्पादन के लिए दो मुख्य तंत्र हैं: घनत्व में उतार-चढ़ाव और गुरुत्वाकर्षण तरंगें।

घनत्व में उतार-चढ़ाव तापमान वितरण की उपस्थिति का कारण बनता है जिसे हम देखते हैं। क्रुम्प्ड डार्क मैटर के घने क्षेत्र हैं (और, कुछ हद तक, साधारण पदार्थ) जो फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करते हैं। पहले भाग में, हम पहले ही बता चुके हैं कि यह कैसे काम करता है और गर्म और ठंडे पैच के निर्माण की ओर जाता है। इसलिए, जहां तापमान में उतार-चढ़ाव होता है, वहां ध्रुवीकरण में उतार-चढ़ाव होना चाहिए।

एक गुरुत्वाकर्षण लहर के पारित होने के दौरान एक कण की अंगूठी के विरूपण की छवि। केएमएफआई में, विस्तार फोटॉन कोल्ड्रर और कम्प्रेशन हॉटटर बनाता है, जो ध्रुवीकरण के लिए अग्रणी चौगुनी बनाता है

गुरुत्वाकर्षण तरंगें अंतरिक्ष को खींचती और संकुचित करती हुई एक अलग तरीके से चौगुनी निर्मित करती हैं। ऊपर दिए गए चित्र दिखाते हैं कि कैसे कण की अंगूठी एक गुजरती हुई तरंग के माध्यम से बदल जाएगी। ये विकृति तरंगदैर्ध्य को भी प्रभावित करते हैं, जिससे फोटॉन गर्म हो जाता है यदि यह स्ट्रेचिंग क्षेत्र में संकुचन क्षेत्र और ठंड में होता है। तस्वीरों से यह समझना आसान है कि इलेक्ट्रॉन के ऊपर और नीचे गर्म स्थान कैसे दिखाई देते हैं, और बाईं और दाईं ओर ठंडे होते हैं।

बी-मॉड के बारे में क्या?

एक विशेष प्रकार का ध्रुवीकरण, बी-मोड, हाल ही में प्रेस में व्यापक रूप से कवर किया गया है। वे वर्णित ध्रुवीकरण से कैसे संबंधित हैं?

प्रत्येक ध्रुवीकरण क्षेत्र को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: वह हिस्सा जहां कण केंद्र (ई-मोड) में एक निश्चित बिंदु से आते हैं, और वह हिस्सा जहां कण एक निश्चित बिंदु (बी-मोड) के चारों ओर दाएं या बाएं मुड़ते हैं। यदि हम भौतिकी में संस्थान के पाठ्यक्रम को याद करते हैं, तो पहला मामला बिना अशांति के विकिरण से मेल खाता है, और दूसरा विचलन के बिना विकिरण से। ई- और बी- नाम, मैक्सवेल के समीकरणों के निर्वात क्षेत्र में दिखाई देने वाले क्षेत्रों के एनालॉग्स से आते हैं, जहां फ़ील्ड ई में कोई अशांति नहीं है और फ़ील्ड बी का कोई विचलन नहीं है।

घनत्व में उतार-चढ़ाव - जब हम एक इलेक्ट्रॉन के चारों ओर गर्म और ठंडे वर्गों का एक चौगुना वितरण प्राप्त करते हैं - ई-मोड के उत्सर्जन पर काम करता है, और गुरुत्वाकर्षण तरंगों - तन्यता के छल्ले - ई-मोड और बी-मोड दोनों की उपस्थिति का नेतृत्व करते हैं। नतीजतन, क्यूएमएफआर के ध्रुवीकरण में बी-मोड केवल गुरुत्वाकर्षण तरंगों द्वारा उत्पादित किए जाते हैं (यदि हम विशेष रूप से अंतिम बिखरने की सतह के बारे में बात कर रहे हैं), और ई-मोड गुरुत्वाकर्षण तरंगों और घनत्व में उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप दोनों दिखाई देते हैं। चूंकि घनत्व के उतार-चढ़ाव गुरुत्वाकर्षण तरंगों की तुलना में बहुत अधिक प्रभावित करते हैं, इसलिए ई-मोड सिग्नल को घनत्व के प्रभाव में प्रबल होना चाहिए, जो अवलोकनों के साथ मेल खाता है। इसलिए, B- मोड्स का मापन KMPI में प्रागैतिहासिक गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखने के इच्छुक प्रयोगकर्ताओं का मुख्य लक्ष्य है।

इसलिए, बी-मोड की खोज कॉस्मोलॉजिकल समुदाय के बीच एक प्राथमिकता है। इससे पहले, BICEP2 टीम ने प्रागैतिहासिक बी-मोड की खोज की घोषणा की, लेकिन इस विश्लेषण पर सवाल उठाया गया था, और इसके लिए आवश्यक टिप्पणियों की आवश्यकता थी। प्लैंक से EBEX, SPTPol, स्पाइडर और अन्य कई प्रयोग तैयार किए जा रहे हैं।

बेशक, हम इन प्रयोगों के बारे में बताने वाली बहुत सी खबरों का इंतजार करेंगे। और प्रारंभिक ब्रह्मांड की प्रकृति पर प्रकाश डालते हुए, हम यहां तक कि बिग बैंग के अवशिष्ट चमक में सबसे मायावी निशान का पता लगाने में सक्षम हो सकते हैं: अंतरिक्ष के बहुत कपड़े पर लहर!

अवशेष विकिरण, भाग 2: बिग बैंग का प्रमाण

KMPI प्रकाश सिर्फ एक चमक नहीं है

चुंबक बनाने की क्रिया

हम चौगुनी कॉन्फ़िगर करते हैं

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