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Die Gerüchteküche köchelt schon seit Tagen - nun hat ein amerikanisches Forscherteam seine Entdeckung offiziell verkündet: In der kosmischen Hintergrundstrahlung wollen sie Hinweise auf Gravitationswellen gefunden haben, die aus der Anfangszeit des Universums stammen. Gravitationswellen sollen immer dann entstehen, wenn Massen bewegt werden. |
zelig hat folgendes geschrieben: | ||
"First Direct Evidence of Cosmic Inflation" |
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BICEP2: New Evidence Of Cosmic Inflation!
Here’s BICEP2′s data! The black dots at the bottom of this figure, showing evidence of B-mode polarization both at small scales (“Multipole” >> 100, where it is due to gravitational lensing of E-mode polarization) and at large scales (“Multipole” << 100, where it is potentially due to gravitational waves from a period of cosmic inflation preceding the Hot Big Bang.) [...] From the BICEP2 paper, showing the power in B-mode polarization as a function of scale on the sky (“Multipole”). Small multipole is large scale (and possibly due to gravitational waves) and large multiple is small scale (and due to gravitational lensing of E-mode polarization.) The black dots are BICEP2′s detection; all other points are non-detections by previous experiments. (Earlier discoveries of B-mode polarization at large Multipole are, for some reason, not shown on this plot.) The leftmost 3 or 4 points are the ones that give evidence for B-mode polarization, and therefore possibly for gravitational waves at early times, and therefore, possibly, for cosmic inflation preceding the Hot Big Bang! http://profmattstrassler.com/2014/03/17/bicep2-new-evidence-of-cosmic-inflation/ |
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NOTE: DESPITE WHAT MANY IN THE MEDIA ARE SAYING, THIS IS NOT THE FIRST INDIRECT DISCOVERY OF GRAVITATIONAL WAVES (AND THEREFORE A TRIUMPH OF EINSTEIN’S THEORY OF RELATIVITY.) (The first indirect discovery of gravitational waves was decades ago and won the 1993 Nobel Prize.) IT WOULD POTENTIALLY REPRESENT A TRIUMPH FOR THE THEORY OF INFLATION, WHICH USES EINSTEIN’S THEORY, BUT REALLY IS A SUCCESS FOR 1970s-80s PHYSICISTS — PEOPLE LIKE STAROBINSKY, GUTH, LINDE, STEINHARDT… NOT EINSTEIN. |
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From the BICEP2 paper, showing the region of n_s and r that is preferred by the data. The orange region [] is the preferred region before BICEP2, and the blue region is the preferred region after BICEP2 is included in the combination of experiments. The possibility of r=0 (no gravitational waves) is now highly disfavored. As always, I have to caution you — this is the measurement by only one experiment. Until this measurement/discovery is confirmed by another experiment, you should consider it provisional. Although this is too large a signal to be likely to be due to a pure statistical fluke, it could still be due to a mistake or problem. The history of science is littered with examples; |
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One thing you can worry about is that the points at large multipoles are systematically higher than expected from lensing. Why is that? Could it suggest an effect that is being neglected that could also affect small multipoles where they’re making their big claim of discovery?
The more I look at this, the more it bothers me; the effects of “gravitational waves” (dashed lines) should be very small around Multipole of 200, but in fact (comparing the solid lensing prediction with the black dots data) they seem to be as large as they are around Multipole of 80. One might argue that this actually disfavors, at least somewhat, the interpretation in terms of gravitational waves. However, this may be too hasty as there may be other aspects of the data, not shown on this plot, that interpret the standard interpretation. I’ll be looking into this in coming days. [And I've just notice that David Spergel is also concerned about this --- he also points out this anomaly shows in a poor fit in Figure 9 of the paper, and that there are also problems, at *low* multipoles, in Figure 7. Definitely things to worry about here... |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Wo der Faktor 10 hoch 78 herkommt, würde ich gerne wissen. Diese Zahl nennt der englische Wikipedia-Artikel zur kosmischen Inflation. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Der deutsche nennt 10 hoch (10 hoch 12). Na großartig. Mir fällt dazu gerade eine Milchmädchenrechnung ein. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
... Letztlich heißt das alles, man habe ein Signal vom Anfang des Big Bangs gefunden, nicht nur wie bisher die Hintergrundstrahlung, die aus der Zeit der Rekombination stammt. Das war die Zeit, als sich die Materie zu Atomen zusammenfand und das Universum "durchsichtig" wurde. Ich hab' grob 300 000 Jahre nach BB im Kopf. |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Wo nennt er das? - man muß immer aufpassen: Durchmesser vs. Volumen, und Krümmungseffekte - ich kenne Werte zwischen 10^30 und 10^50 (für den Durchmesser) |
Zitat: |
In physical cosmology, cosmic inflation, cosmological inflation, or just inflation is the extremely rapid exponential expansion of the early universe by a factor of at least 10^78 in volume, driven by a negative-pressure vacuum energy density.
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Inflation_(cosmology)&oldid=599351740 |
Zitat: |
Weitgehend akzeptierte Modelle legen zu Grunde, dass sich das Universum in dieser Zeit um den immensen Faktor 10 ^ 10 ^ 12 ausgedehnt haben soll.
http://de.wikipedia.org/wiki/Inflation_(Kosmologie) |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Ganz genau. Die Theorie sagt voraus, daß es Gravitationswellen und kleine Fluktuationen in der Inflationsphase geben muß, also bei 10^-32 s oder so. Falls dem so wäre (und da geht die Inflationshypothese UND die ART ein!) - dann müßte man nicht nur die Fluktuationen, sondern auch die Folgen der GW auf dem entkoppelten Hintergrund sehen, der hier nur als "Projektionsleinwand" dient. Und die hat man jetzt gesehen - wenn es sich bestätigt. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Weil ich oben Ontologie erwähnt habe: gibt es diese Ansicht noch, das Universum sei aus einem Punkt entstanden? |
smallie hat folgendes geschrieben: |
wenn die Raumdehnung durch Inflation die Lichtgeschwindigkeit weit übersteigt, was wird dann aus den Gravitationswellen? Wären dann die meisten GW nicht so weit gestreckt, daß wir keine ganze Welle mehr sehen? |
Tso Wang hat folgendes geschrieben: | ||||
. Jep. http://www.n-tv.de/wissen/Astronomen-entdecken-Echo-des-Urknalls-article12479681.html () |
zelig hat folgendes geschrieben: |
Zwischendurch hört es sich so an, als würde sich damit möglicherweise auch ein Fenster zur TOE öffnen. Ist das so? |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Kann ich noch nicht sagen - außer daß einige Kandidaten wegfallen. |
Alchemist hat folgendes geschrieben: |
Andrei Linde bekommt die Nachricht der Entdeckung:
http://sploid.gizmodo.com/witness-the-joy-of-the-man-who-predicted-todays-big-ba-1545834924/+jesusdiaz |
Kival hat folgendes geschrieben: | ||||
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step hat folgendes geschrieben: | ||
Oo, Vorsicht. Hab mir die Modelle nicht angeschaut, aber das sind ganz exotische Bedingungen. Ich könnte mir vorstellen, daß die GW im extrem komprimierten Universum ganz anders aussehen als die üblichen, z.B. daß sie eine extrem hohe Frequenz haben. Dazu gibt es bestimmt schöne Theorie-Papers! |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Läßt sich aus der Hintergrundstrahlung herauslesen ob unser Universum eine abgeschlossene Blase ist, ohne Bezug zu etwas vorhergendem? Dann würden wir nur Polmomente sehen, die geradzahlig in den Plankradius passten. Oder ist unser Universum nur eine Abkapselung aus einem vorhergendem Universum? Dann könnte man auch Polmomente beobachten, deren Wellenllänge über die Größe unseres Universums hinausreicht. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Oder müßte man sagen, daß die Schwankungen um 10^-32 s die stärkste Amplitude hatten, während sich alle folgenden Effekte durch GW der Hintergrundstrahlung immer weniger aufprägten? Das klingt einigermaßen rund für mich. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Ohne Masse treten in der inflationären Phase aber auch keine Gravitationswellen auf. |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Doch, tun sie. Ich habe ja oben schon gewarnt, daß es kompliziert ist. Man muß hier den gesamten Energie-Impuls-tensor betrachten, bzw. das gesamte Gravitationsfeld. Das sind nicht nur Massen. Daher kann man sogar sagen, daß die gefundenen GW zusätzlich ein (erster) deutlicher Hinweis auf die Quantennatur der Gravitation sind. |
Tso Wang hat folgendes geschrieben: |
Und Andrei Lindes Inflationsmodell, das Multiversen möglich erscheinen läßt, steht offenbar mit den bisher gemessenen Daten im Einklang. |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Doch, tun sie. Ich habe ja oben schon gewarnt, daß es kompliziert ist. Man muß hier den gesamten Energie-Impuls-tensor betrachten, bzw. das gesamte Gravitationsfeld. Das sind nicht nur Massen. |
step hat folgendes geschrieben: |
Daher kann man sogar sagen, daß die gefundenen GW zusätzlich ein (erster) deutlicher Hinweis auf die Quantennatur der Gravitation sind. |
Tso Wang hat folgendes geschrieben: |
Und Andrei Lindes Inflationsmodell, das Multiversen möglich erscheinen läßt, steht offenbar mit den bisher gemessenen Daten im Einklang. |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Ja, auch Tegmark läuft die Tage mit Dauergrinsen am MIT herum, habe ich gehört. |
Zitat: |
Damit haben die Naturalisten ein metaphysisches Weltmodell gefunden, das so mächtig ist, wie das der Gläubigen. |
Zitat: |
2014 : WHAT SCIENTIFIC IDEA IS READY FOR RETIREMENT?
Paul Steinhardt Theories of Anything Inflation, once started, runs eternally and produces a multiverse of pockets whose properties vary over every conceivable possibility—flat and non-flat; smooth and non-smooth; scale-invariant and not scale-invariant; etc. Despite laudable efforts by many theorists to save the theory, there is no solid reason known today why inflation should cause our observable universe to be in a pocket with the smoothness and other very simple properties we observe. A continuum of other conditions is equally possible. http://www.edge.org/response-detail/25405 |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Wenn du sagst, es gab vor und während der Phase der Inflation quantengravitative Fluktuationen = Gravitationswellen, dann verstehe ich das.
Wenn du aber sagst, masselose Partikel wie Quarks vor dem Higgsfeld hätten Gravitationswellen hervorgebracht, - oh je - dann habe ich eine große Verständnislücke. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Wie kann Inflation die großräumig gleichmäßige Struktur des Universums erklären? Gar nicht. Sie behauptet: der ursprüngliche Raumbereich, der sich zum beobachtbaren Universum aufgeblasen hat, wäre damals schon so homogen gewesen. Wo bitte ist hier eine Erklärung versteckt? |
smallie hat folgendes geschrieben: | ||
Paul Steinhardts, auch einer der Väter der Inflationstheorie, hat das Problem in der 2014er-Runde des Edge-Magazins recht deutlich beschrieben.
Ich zitiere nur ein kleinen Ausschnitt:
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Tom der Dino hat folgendes geschrieben: |
Hmm, ich hielt die Inflation bisher immer für eine Hypothese, die nun eine experimentelle Entsprechung hat und damit einen Schritt hin zur Theorie gemacht hat. Die Inflation erklärt doch die beobachtbare Größe des Universums, die nicht mit der momentanen Ausdehnungsgeschwindigkeit zu erreichen wäre, oder irre ich mich komplett? |
Tom der Dino hat folgendes geschrieben: |
Hatte die Inflationshypothese ihren eigenen Grund inbegriffen? |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Wie kann Inflation die großräumig gleichmäßige Struktur des Universums erklären? Gar nicht. Sie behauptet: der ursprüngliche Raumbereich, der sich zum beobachtbaren Universum aufgeblasen hat, wäre damals schon so homogen gewesen. Wo bitte ist hier eine Erklärung versteckt? |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Wie meinst Du das? |
Tom der Dino hat folgendes geschrieben: |
Liefert die Hypothese der Inflation gleich noch die Gründe warum es zur Inflation kam? Oder wurde sie lediglich auf die Beobachtungen geeicht? Ich hoffe, das ist jetzt verständlicher. |
step hat folgendes geschrieben: |
Ja, habe ich auch gelesen. Interessanterweise ist es jetzt gerade Paul Steinhardts eigener Ansatz, der durch die neuen Ergebnisse wohl widerlegt wurde. |
Tom der Dino hat folgendes geschrieben: |
Hmm, ich hielt die Inflation bisher immer für eine Hypothese, die nun eine experimentelle Entsprechung hat und damit einen Schritt hin zur Theorie gemacht hat. Die Inflation erklärt doch die beobachtbare Größe des Universums, die nicht mit der momentanen Ausdehnungsgeschwindigkeit zu erreichen wäre, oder irre ich mich komplett? |
Tom der Dino hat folgendes geschrieben: |
Hatte die Inflationshypothese ihren eigenen Grund inbegriffen? |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Bin mir übrigens gerade selbst nicht sicher, ob man schon weiß, wann der Higgs-Mechanismus überhaupt einsetzte. Vielleicht gab es den ja schon zur Inflationszeit. |
Zitat: |
History of the Universe
The history of the observable patch of our universe. We don’t know what happened before the Hot Big Bang, or how hot it was when it started. Many experts suspect there was a period of inflation, but we don’t know how long it lasted. (After the discoveries announced March 18, 2014, we now have more evidence for inflation and evidence for how hot the Hot Big Bang period might potentially have been when it started.) Many people have made scientific guesses as to what happened before inflation (or in place of inflation), but there’s no data to tell us anything right now about the pre-inflation period, if there even was one. Note: there is a slight inconsistency in the graph; to the right of the Hot Big Bang, time is measured logarithmically, but to the left, time scales are still speculation. http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/history-of-the-universe/ |
step hat folgendes geschrieben: |
Mein Punkt war, daß jede Änderung des Quadrupolmoments des Energie-Impulstensors, auch des massefreien Anteils, zu GW führt. |
step hat folgendes geschrieben: | ||
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Zitat: |
Planck 2013 results. XXII. Constraints on inflation
Planck establishes an upper bound on the tensor-to-scalar ratio of r < 0.11 (95% CL). The Planck data thus shrink the space of allowed standard inflationary models, preferring potentials with V'' < 0. Exponential potential models, the simplest hybrid inflationary models, and monomial potential models of degree n > 2 do not provide a good fit to the data. http://arxiv.org/abs/1303.5082 |
smallie hat folgendes geschrieben: | ||||
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smallie hat folgendes geschrieben: | ||
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Nach den einsteinschen Feldgleichungen trägt nicht nur Masse, sondern auch jede Form von Energie zur Krümmung der Raumzeit bei, einschließlich der mit der Gravitation selber verbundenen Energie. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
wenn man eine These am Auftreten von Boltzmann-Gehirnen eichen muß, ist die These sehr breit angelegt. Auch nach Eliminierung der Boltzmann-Gehirn könnte sie noch zu vage sein, um je Voraussagen zu ermöglichen. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
... Planck establishes an upper bound on the tensor-to-scalar ratio of r < 0.11 (95% CL). |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Im vorher verlinkten BICEP2-Diagramm steht: r = 0.2 |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Der Graph zeigt die Variation der Hintergrundstrahlung bezüglich Winkelabständen. Er zeigt, daß es zur Zeit der Rekombination Dichteunterschiede im Universum gab. "Rekombination" war die Zeit, als das Universum "durchsichtig" wurde. Das sind ziemlich genaue Daten. Das sind die Daten, die es zu erklären gilt. |
Zitat: |
Topology of the Universe
The Cosmic Microwave Background (CMB) is a unique probe of cosmological parameters and conditions, and allows us to constrain not only models of structure formation, but also the large-scale properties of space itself. For instance, there is a connection between anisotropy in the CMB and the topology of the Universe: modifications of the CMB power spectrum are caused by the fact that only certain fluctuation modes are allowed by the boundary conditions, just as the fundamental tone and its overtones give information about the geometry inside a flute. The significance of the largest scale CMB fluctuations in WMAP: In de Oliveira-Costa et al.(2004), we investigate anomalies reported in the Cosmic Microwave Background maps from the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) satellite on very large angular scales and discuss possible interpretations. Three independent anomalies involve the quadrupole and octopole: (1.) The cosmic quadrupole on its own is anomalous at the 1-in-20 level by being low (the cut-sky quadrupole measured by the WMAP team is more strikingly low, apparently due to a coincidence in the orientation of our Galaxy of no cosmological significance); (2.) The cosmic octopole on its own is anomalous at the 1-in-20 level by being very planar; (3.) The alignment between the quadrupole and octopole is anomalous at the 1-in-60 level. Although the a priori chance of all three occurring is 1 in 24000, the multitude of alternative anomalies one could have looked for dilutes the significance of such a posteriori statistics. The simplest small universe model where the universe has toroidal topology with one small dimension of order half the horizon scale, in the direction towards Virgo, could explain the three items above. However, we rule this model out using two topological tests: the S-statistic and the matched circle test. http://space.mit.edu/~angelica/topology.html |
step hat folgendes geschrieben: | ||
Nehmen wir an, es habe zum Urknallzeitpunkt Fluktuationen auf kleinstem Raum gegeben. Wenn wir jetzt statt einer Inflation etwa eine lineare Expansion annehmen, dann fände die von Beginn an mit Überlichtgeschwindigkeit statt. Das würde bedeuten, daß großräumige Teilbereiche des Universums nicht miteinander wechselwirken hätten können. Das wiederum hätte zur Folge, daß der CMB viel deutlicher die primordialen Fluktuationen zeigen müßte. Wenn wir dagegen eine Inflation ab sagen wir 10E-32 s annehmen, dann bleibt zuvor Zeit für eine Ausdehnung mit <c und eine entsprechende kausale Homogenisierung. |
smallie hat folgendes geschrieben: |
Bisher hatte ich Inflation immer so verstanden: Quantenfluktuationen aus der Zeit vor der Inflation werden immens vergrößert, unser Universum ist dadurch weitgehend homogen und seine Temperatur ist auch an den entgegengesetzten Polen gleich. Das ist die Standard-Lesart, die ich bisher nicht hinterfragt habe. Gleich mal nachholen.
Das gibt nur dann Sinn, wenn es vor der Inflation keine Quantenfluktuationen gab, deren Wellenlänge in der Größenordnung von (Durchmesser beobachtbares Universum / Inflationsfaktor) liegt. Bei einer Wellenlänge von 4 * damalige Größe kämen schöne Rampen heraus und das beobachtbare Universum hätte an einem Ende eine andere Temperatur als am anderen. Inflation scheint ganz bestimmte "Spektren von Quantenfluktuationsfrequenzen" vorauszusetzen. |
Zitat: |
The researchers’ ultimate goal is to measure so-called “non-Gaussianities” in the initial conditions of the universe. If inflation theory is correct and an inflation field briefly transitioned to an unstable state, causing space to balloon 10^78 times in volume, random ripples of energy called quantum fluctuations would have surfaced in the field and later grown into the large-scale structure that exists today. These ripples would be expected to follow a “Gaussian” distribution, in which energy is evenly distributed on both sides of a bell curve. Cosmologists look for non-Gaussianities, or subtle biases in the energy distribution, as signs of other, more meaningful events during inflation, such as interactions between multiple inflation fields.
https://www.simonsfoundation.org/quanta/20140212-big-bang-secrets-swirling-in-a-fluid-universe/ |
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