Книга Бытия. Общая история происхождения

Поляризация излучения показывает, есть ли у электромагнитных колебаний какое-то преимущественное направление. Это то же самое явление, которое обеспечило успех солнцезащитным очкам фирмы Polaroid. Солнечные лучи, например, отразившись от поверхности воды, становятся поляризованными, то есть электромагнитное поле после этого колеблется только в горизонтальной плоскости. Если использовать вертикальный фильтр, молекулы в котором расположены так, чтобы пропускать только те волны, где электрический вектор колеблется в вертикальном направлении, раздражающие глаз блики от воды будут подавлены. Поляризационные линзы делаются из стекла или пластика с поляризационными молекулами внутри, благодаря чему проходящий через них свет будет избавлен от большей части бликов и других дефектов.

Космическое микроволновое фоновое излучение поляризовано взаимодействием с материальной средой и поэтому несет в себе дополнительную информацию об истории космоса. Оно хранит в себе что-то еще о последнем контакте излучения с веществом. Типы линейной поляризации могут быть связаны с плотностью вещества, снабжая нас, например, новыми деталями о распределении темной материи в момент расставания излучения с веществом.

Современные эксперименты позволили измерить эту слабую поляризацию, обнаруживая важные обстоятельства. Наиболее желанный тип поляризации, который тем не менее найти до сих пор не удается, – круговая. Она могла возникнуть в результате взаимодействия фотонов с первичными гравитационными волнами. Это особенно слабый эффект, поляризация еле заметная, и к тому же ее скрывают схожие эффекты, возникающие при прохождении излучения через межгалактическую пыль. Настоящий кошмар для физиков-экспериментаторов!

Если бы удалось идентифицировать след последней встречи фотонов с гравитационными волнами, это был бы несомненный отпечаток инфляции. Эта странная поляризация, поиски которой ведутся уже не первое десятилетие, может оказаться ключиком к шкатулке со все еще скрытыми от нас секретами инфляционной фазы. С ее помощью мы могли бы, например, установить уровень энергий первых квантовых флуктуаций спустя какие-то ничтожные доли секунды после Большого взрыва.

Чтобы лучше понять инфляцию, ученые могут воспользоваться и другими стрелами из своего колчана. А чтобы лучше описать различные варианты скалярных полей, которые могли ее запустить, было бы хорошо с еще большей точностью пронаблюдать крупномасштабную структуру молодых галактик. Их распределение должно было бы следовать вдоль крошечных флуктуаций инфлатонного поля, оставленных в космическом микроволновом фоновом излучении во время инфляционного расширения. Необходимо будет собрать максимально полный каталог молодых галактик, то есть наблюдать за галактиками, наиболее удаленными от нас, пока еще находящимися в стадии формирования, и это предлагается в качестве нового поколения экспериментов, которые скоро будут проводиться в открытом космосе. С помощью космологических нейтрино и реликтовых гравитационных волн, которые рано или поздно будут обнаружены, секреты инфляции должны быть быстро раскрыты, если только нас не ждет новый сюрприз, вроде еще какой-нибудь скалярной частицы, обнаруженной Большим адронным коллайдером.

Между тем мы уже достигли конца четвертого дня. Прошло триста восемьдесят тысяч лет от Большого взрыва, и Вселенная вступила в очень интересный возраст: ее ждет цепь трансформаций, заканчивающихся рождением первой звезды. Части вещества предстоит реорганизоваться по-новому, оно станет бурлящим и переменчивым и осветит Вселенную, превратив ее в волшебное зрелище, доступное даже нашим глазам, таким ограниченным в своих возможностях восприятия. В гигантских тиглях, зажегшихся в недрах звезд, образуются тяжелые элементы, которым суждено будет породить еще одну форму скопления вещества, более спокойную и мирную, – планеты. Там вещество продолжит свои трансформации, образуя камни, воздух, воду, растения и животных, в том числе и нас. И если нас приводит в восторг мысль, что мы в буквальном смысле слова дети звезд, то мы должны признать, что, кроме того, мы еще и внучатые племянники тех самых квантовых флуктуаций, раздутых инфляцией, без которых звездам было бы не зажечься.

День 5Зажигается первая звезда

Едва только началась эпоха вещества, а темп трансформаций еще больше замедлился. До сих пор гравитация, самое слабое из взаимодействий, оставалась как бы не при деле. А теперь она начинает давать о себе знать – сперва деликатно и еле заметно, но уже очень скоро она со всей мощью выйдет на середину сцены.