D17 Quantenkosmologie: Suche nach ursprünglichen Gravitationswellen

Thema

Der Schlüssel zu diesem Modell liegt in den Experimenten der nächsten Generation – einem Satelliten, der den gesamten Himmel beobachtet, und einem Netzwerk bodengebundener Kryoteleskope –, die die Polarisation der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung mit ausreichender Empfindlichkeit messen sollen, um das primordiale Gravitationswellensignal der Inflation eindeutig nachzuweisen oder vollständig auszuschließen. Dies erfordert den Einsatz einer großen Anzahl supraleitender Detektoren, die über viele verschiedene Frequenzbänder verteilt sind.

Beide Experimente benötigen zunächst Verfahren, um das durch den Gravitationslinseneffekt verursachte Störsignal zu entfernen, bevor sie das deutlich schwächere Inflationssignal selbst, das unter dieser Störung liegt, erfassen können.

Der bemerkenswerteste Aspekt des Satellitenexperiments ist seine kontinuierliche Beobachtung des gesamten Himmels in vielen simultanen Frequenzbändern. Dies ermöglicht die klare Trennung des kosmischen Mikrowellenhintergrundsignals von Staub in unserer eigenen Galaxie und Synchrotronstrahlung. Das gesuchte Signal ist viel schwächer als die gewöhnliche Polarisation der kosmischen Mikrowellenhintergrundstrahlung, und galaktischer Staub erzeugt bei niedrigen Frequenzen ein Polarisationsmuster, das leicht damit verwechselt werden kann. Die ausreichende Anzahl distinkter Spektralbänder ermöglicht die Modellierung und separate Subtraktion der verschiedenen Vordergrundkomponenten. Dadurch wird das primordiale Signal sichtbar, sofern es bei dieser Empfindlichkeit existiert. Sollte es selbst bei dieser Empfindlichkeit nicht nachweisbar sein, wären ganze Familien von Inflationsmodellen endgültig widerlegt. Von den Experimenten der nächsten Generation, mit denen dieses Dokument beginnt, bis hin zur möglichen endgültigen Widerlegung, mit der es endet – einschließlich der Eliminierung der Gravitationslinsen-Verfälschung und der Trennung des kosmischen Signals vom galaktischen Staub –, ermöglicht die Quantenkosmologie, mit ausreichender Empfindlichkeit eine ganze Familie von Theorien über den Ursprung des Universums ein für alle Mal zu bestätigen oder zu widerlegen.

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