宇宙背景輻射的全天圖，由威爾金森微波制作的全天圖... [+]環球影業集團通過 GETTY IMAGES

似乎沒有一個星期沒有人吹噓發現了另一個遙遠的星系，它可能在時間本身破曉后僅幾百萬年形成。但早期宇宙似乎有一道大爆炸后38萬年的硬性回溯墻。它是最后一次散射的表面;輻射光子仍在自由電子上反彈時不透明的熱等離子體與透明宇宙之間的邊界。

它被稱為宇宙微波背景輻射 (CMB)，目前已知的技術和物理學似乎無法穿透。即便如此，宇宙學家繼續花費大量時間探索其溫度波動圖，以期梳理出有關早期宇宙的新數據。

“在那 38 萬年前，光子不斷地散射電子，所以你無法觀察到 CMB，因為一切都變得混亂了，”儀器科學家和倫敦大學學院 (UCL) 物理學教授 Giorgio Savini 最近在大學天文臺位于倫敦以北約 45 分鐘車程處。“只有當宇宙冷卻到足以使物質解耦時，光子才能在直線上自由傳播。”

迄今為止，來自地面和太空的 CMB 的 360 度地圖通常會追蹤微小的溫度波動。但要進一步探測 CMB，將需要使用新的技術來尋找所謂的 B 模式偏振。

如果天文學家能夠檢測到它，它將證實暴脹理論。即大爆炸后第一個萬億分之一秒內時空的指數膨脹。

薩維尼醒著的很多時間都在思考光學工程，以便將來進行 CMB 觀測。

LiteBIRD Mission Spacecraft 的藝術家概念圖國際航空航天局/日本宇宙航空研究開發機構

Savini 說，測量這種偏振的方式使我們能夠恢復關于最后一個散射表面或之前時刻發生的事情的信息。他說，最有價值的偏振檢測將是大尺度 B 模式偏振。

是什么導致了這種兩極分化?

薩維尼說，除了原始引力波之外，幾乎沒有什么可以在非常大的角尺度上產生 B 模式。他說，原初引力波會使光子的波長極化，因此 CMB 上會有一個非常特殊的模式。

尋找 b 模式偏振的下一步是什么?

在衛星方面，LiteBIRD 合作組織是一個由日本領導的聯盟，由來自日本、歐洲和北美的數百名研究人員組成，他們將尋找由膨脹本身引起的量子漲落。LiteBIRD(用于從宇宙背景輻射檢測研究 B 模式偏振和膨脹的 Lite(光)衛星)的當前計劃涉及三個毫米波望遠鏡。至于 Savini，他是 LiteBIRD 任務的英國校準召集人。

LiteBIRD 計劃于 2027 年發射，旨在通過在太空中重力穩定的日地拉格朗日點 (L-2) 對整個天空進行為期三年的觀測來檢測原始 B 模式信號，日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA)筆記。

目的是在 CMB 中搜索暴脹引起的原初引力波。通過以比以前的全天實驗高 30 倍的靈敏度測量整個天空，LiteBIRD 將能夠以前所未有的精度生成新的 CMB 偏振圖。

希望 LiteBIRD 能夠檢測到 CMB 中 b 模式偏振的特征。

“B 模式的檢測是圣杯，它本身就可以證明膨脹，”薩維尼說。

至于檢測本身?

Savini 說，除了技術之外，最困難的“問題”是從許多前景信號和“系統相關”效應中識別信號。也就是說，當你深入到百萬分之一或更多的精確測量時，硬件的行為方式與預期不同，他說。

薩維尼說，沒有目標，我們說如果我們到達那里，我們就會看到 B 模式。相反，這是一種盡可能降低敏感性的嘗試，以排除或確認存在，他說。

如果 LiteBIRD 或未來探測 CMB 的地面天文臺確實檢測到這種 B 模式極化，這將標志著一種獲取有關我們宇宙最早時間的信息的新方法。

薩維尼說，如果這種檢測真的發生了，它將幫助我們了解宇宙的“中間”時代，從暴脹過去幾個月到大爆炸后幾千年。