Wczesny wszechświat w soczewce
CMB jest niezwykle ważnym źródłem informacji o historii wszechświata. Analiza widma światła wyemitowanego około 380 000 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu wskazuje na istnienie dość nudnego uniwersum, gdyż w widmie tym nie ma śladów światła o stopniach swobody wkraczających poza model standardowy ani też większych od przewidywanych mas neutrin. Obserwacje prowadzone przez sondę Planck pozwoliły jednak na zawężenie przestrzeni parametrów inflacji — przyspieszonego rozszerzania się wszechświata po upływie zaledwie ułamków sekundy od jego powstania. Naukowcy są też już bardzo bliscy wybrania niewielkiej grupy spośród wielu proponowanych modeli inflacyjnych. Naukowcy biorący udział w projekcie NGSKY (Non-Gaussianity in the sky), finansowanym ze środków UE, zajęli się pierwszym modelem inflacji, przedstawionym przez Aleksieja Starobińskiego w latach 80. ubiegłego wieku. Ten model teoretyczny oparty na konforemnej anomalii grawitacji kwantowej znajduje potwierdzenie w obserwacjach wykonanych w pierwszym roku pracy sondy Planck. Model Starobińskiego jest równoważny teorii standardowej grawitacji, połączonej z propagacją rzeczywistego skalowanego stopnia swobody, odpowiedniej do napędzania inflacji. Uczeni wprowadzili ten model grawitacyjny o wyższym stopniu krzywizny do podstawowej teorii supergrawitacji. Supergrawitacja, jako niskoenergetyczna granica teorii superstrun, dostarczyła konstrukcji odpowiedniej do uwzględnienia inflacji kosmicznej. Naukowcy użyli teorii zlinearyzowanej, gdyż była ona wystarczająca do analizowania widma pola. Ich ustalenia sugerują, że pola pomocnicze teorii Einsteina powodują powstanie dodatkowych stopni swobody. Istnieją jednak także tzw. modele inflacyjne Higgsa, zgodne z obserwacjami sondy Planck. Prowadzą one do takich samych przewidywań co model Starobińskiego. W ramach projektu NGSKY naukowcy dowiedli, że zbieżność tę można wytłumaczyć w prosty sposób. Wydaje się, że wszystkie te różne modele są w istocie modelem Starobińskiego podczas inflacji. Tak obrany kierunek badań pozwolił na określenie zależności spójności dotyczących budowy wszechświata w dużej skali jako rezultatu odpowiadających im zależności spójności dotyczących inflacji. Zależności te to nic innego jak sygnatury ukrytych symetrii, istotnych dla uwarunkowań kosmologicznych. Wykorzystując symetrie magnetohydrodynamiki kosmologicznej, uczeni uzyskali cenne informacje na temat współzależności między dużą strukturą wszechświata, obserwowanymi polami magnetycznymi a ich pochodzeniem. Symetrie zaadoptowano w taki sposób, aby uzyskać więcej informacji o powiązaniach między polem magnetycznym, ciemną materią i barionami. Liczne i ważne rezultaty badawcze projektu NGSKY udostępniono środowisku naukowemu za pośrednictwem szeregu publikacji w prestiżowych czasopismach naukowych. Projekt NGSKY przyczyni się do zbliżenia do siebie fizyki cząstek elementarnych oraz kosmologii, czyli fizyki opisującej bardzo duże struktury wszechświata.
Słowa kluczowe
Wczesny wszechświat, misja Planck, mikrofalowe promieniowanie tła, NGSKY, kosmologia
