Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

Мы начали с проверки непротиворечивости данных, разделив весь их массив на два набора и составив две карты — одну на основе первых 18 месяцев наблюдений BICEP2, вторую — на основе вторых 18 месяцев. Обе карты показывали одинаковый сигнал, хотя и с более низким отношением сигнал/шум (что было естественно, поскольку каждая карта использовала всего половину данных).

Как гласит народная мудрость, «семь раз отмерь, один раз отрежь». Мы измерили данные BICEP2 десятками разных способов, пытаясь найти несоответствия между наборами данных разных детекторов или различия при сканировании неба справа налево и слева направо. Мы подвергали наши данные самым немыслимым пыткам; каждый из нас пытался придумать наиболее невероятный сценарий, который мы могли упустить из виду. Была даже выдвинута версия, что зарегистрированный нами сигнал — дело рук инопланетян.

Когда мне доводится выступать на публике и меня представляют как космолога, я часто шучу, что не стоит путать меня с косметологом и доверять мне свои волосы и ногти. Однако многие не знают, что между космологией и косметологией существует глубокая связь. Оба слова восходят к греческому глаголу kosmeö, означающему «приводить в порядок, украшать». Прекрасный лик Вселенной как нельзя лучше это подтверждает. Когда я впервые увидел зарегистрированный BICEP2 сигнал (рис. 51), у меня перехватило дух от завораживающего узора из спиралей и завихрений. Это было именно то, что прогнозировала инфляционная модель, и это была любовь с первого взгляда. Космос был не просто прекрасен. Он щеголял перед нами своей красотой.

К нашему радостному возбуждению примешивались тревожные предчувствия. После года скрупулезного анализа мы убедились, что сигнал не мог исходить ни от Южного полюса, ни от атмосферы, ни от самого BICEP2. Что тогда могло быть его источником, как не инфляция?

Одним из возможных источников могла быть та самая коварная космическая субстанция, которая еще со времен Галилея сбивала с толку астрономов, — пыль.

Мы знали, что облака межзвездной пыли в Млечном Пути рассеивают микроволновое излучение и создают похожий «узор» поляризации В-типа. Но могла ли межзвездная пыль сгенерировать весь обнаруженный нами сигнал? Как определить, является ли зарегистрированный BICEP2 рисунок отпечатком первичных гравитационных волн на микроволновом фоне или обычной засветкой от галактической пыли?

Несмотря на то что мы выбрали для охоты за В-модами «Южную дыру» как участок неба с наименьшим уровнем запыленности, опираясь на предсказания лучших доступных моделей, эти оценки были полны неопределенности. Чтобы узнать реальный вклад пыли, нам требовались данные измерений на высоких частотах.

Как я уже говорил, интенсивность поляризованного излучения пыли резко возрастает с повышением частоты. BICEP2 работал только на одной частоте в 150 ГГц, соответствующей длине волн около 2 мм. Удвоение частоты усиливало пылевой сигнал более чем в три раза. Если обнаруженные нами В-моды продуцировала пыль, это было бы очевидно при частоте 300 ГГц… если бы мы располагали данными измерений на таких высоких частотах.

На самом деле такая карта высокочастотных измерений существовала, но имелась одна загвоздка: она была составлена конкурирующей командой Planck. А на начало 2014 года участники этого проекта еще не опубликовали своих результатов. Мы опасались, что они не только могли намеренно придерживать ключевые данные, доказывающие правильность наших измерений, но и наткнулись на тот же сигнал В-мод, который обнаружили мы. Если этот сигнал действительно настолько силен, телескоп Planck вполне мог его заметить.

Мы пытались наладить сотрудничество с командой Planck, при этом держа свою находку в строгом секрете. Это было опасное маневрирование. Как вы уже знаете, дочитав книгу до этого места, группы ученых иногда сотрудничают, но гораздо чаще конкурируют, особенно когда перед ними стоит конкретная — и очень желанная — цель. Этот аспект науки вызывает тревогу; многие из нас рассматривают данные как свою «собственность», тогда как на самом деле они принадлежат людям, оплачивающим наши счета, — налогоплательщикам.

BICEP2 дал очень много информации, требующей обработки, но у Planck она была гораздо обширнее — охватывала все небо, причем на нескольких частотах. После того как мы исключили все прочие факторы, ключ к судьбе нашего открытия крылся в высокочастотных данных.