Исследователи из Токийского университета и Института физики и математики Вселенной имени Кавли представили новый метод измерения космического двулучепреломления – гипотетического поворота плоскости поляризации древнейшего света во Вселенной. Эта методика, описанная в журнале Physical Review Letters, позволяет значительно снизить погрешности в наблюдениях, которые лежат в основе современной фундаментальной физики.
Космическое микроволновое фоновое излучение, возникшее вскоре после Большого взрыва, несет в себе информацию о ранних этапах развития космоса. Современные теории предполагают, что при прохождении через пространство поляризация этого света может незначительно поворачиваться. Ученые связывают такой эффект с существованием аксионов – гипотетических элементарных частиц, которые могут составлять основу темной материи и влиять на природу темной энергии.
Главной проблемой в определении угла этого поворота до сих пор оставалась так называемая фазовая неоднозначность. По аналогии с часовой стрелкой, положение которой не говорит о том, сколько полных кругов она сделала до момента наблюдения, текущее состояние поляризации света не позволяет точно определить, на какой именно угол оно повернулось. Группа под руководством Фумихиро Наокавы обнаружила, что детали сигнала корреляции между типами поляризации содержат сведения, необходимые для устранения этой неопределенности.
Анализ показал, что истинное значение угла поворота может отличаться от ранее принятого показателя в 0,3 градуса. Учет этой разницы критически важен для будущих миссий, таких как Simons Observatory и LiteBIRD. Кроме того, новое исследование указывает на необходимость пересмотра данных об «оптической толще» Вселенной – параметра, используемого для изучения процессов реионизации космоса.
В рамках отдельной работы ученые также предложили способ калибровки наземных телескопов с помощью наблюдений за радиогалактиками, в центрах которых находятся сверхмассивные черные дыры. Этот подход позволит исключить инструментальные ошибки и подтвердить физическую природу наблюдаемого вращения, что приблизит научное сообщество к пониманию механизмов нарушения симметрии во Вселенной.
