義大利天體物理學家索菲亞.法蒂戈尼在阿蒙森-史考特站探索宇宙微波背景輻射

编辑者: Uliana S.

София Фатигони在一年中有6個月住在南極,氣溫為-50攝氏度。

義大利天體物理學家索菲亞.法蒂戈尼(Sofia Fatigoni)目前正在南極的阿蒙森-史考特站(Amundsen-Scott Station)進行一項至關重要的研究,專注於宇宙微波背景輻射(CMB)。該站坐落於地理南極點,在風寒效應下,氣溫經常驟降至攝氏零下50度。這座基地海拔高達2835公尺,矗立於南極冰蓋之上,其命名是為了紀念兩位分別於1911年和1912年成功抵達南極點的探險家。

這裡的極端環境,包括嚴寒與與世隔絕的地理位置,帶來了空氣汙染極低、幾乎零濕度的理想條件,為精確的天體物理觀測創造了無與倫比的場所。法蒂戈尼博士的主要研究聚焦於BICEP Array望遠鏡計畫。該計畫的終極目標,是捕捉CMB中記錄下來的原始引力波的蛛絲馬跡。根據現有的宇宙學模型,這些引力波是在宇宙大爆炸後極早期,即「宇宙暴脹」時期所產生的。

若能成功偵測到CMB的B模式偏振訊號,將為暴脹理論提供直接的實驗性佐證。宇宙微波背景輻射,也就是我們所稱的「餘暉」,是宇宙誕生後約38萬年,即「最後散射」時期殘留下來的熱輻射。這種輻射的光譜完美符合溫度為2.725開爾文的黑體輻射特徵。

BICEP Array計畫是先前一系列實驗的延續,這些實驗包括BICEP1(2006年至2008年)和BICEP2(2010年至2012年)。現行的陣列配備了四架低溫望遠鏡,其中第一架已於2019年開始數據採集,第二架則在2022年加入。這些儀器的設計旨在以極高精度測量CMB的偏振,以期將原始引力波的訊號,與先前在2014年BICEP2數據分析中曾干擾測量的星系塵埃等雜訊有效區隔開來。

該科學站由美國國家科學基金會(NSF)在美國南極計畫(USAP)框架下運營,其生活條件極為特殊,經歷著長達半年的極晝與極夜交替,環境酷似火星表面。夏季時,基地可容納多達150人;而到了冬季,約50名科學家和工作人員將在二月中旬至十月底之間處於完全的孤立狀態。由於南極冰蓋每年約向外漂移10公尺,地理南極點的標記每年都需要重新定位。此地的獨特條件,使其成為天體物理學研究的寶地,例如著名的IceCube中微子觀測站也設於此地。

索菲亞.法蒂戈尼及其團隊所進行的研究具有劃時代的意義,他們正試圖揭示宇宙最早期階段的奧秘。一旦成功探測到由引力波產生的B模式訊號,將能把暴脹模型從一個純粹的理論構想,轉化為有確鑿實驗證據支持的事實,從而為宇宙學開啟一個嶄新的紀元。

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來源

  • Avvenire

  • Avvenire

  • Correre

  • Skuola.net

  • SCAR - Scientific Committee on Antarctic Research

  • NOIRLab

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