Forskare under ledning av Fumihiro Naokawa har utvecklat en ny metod för att mer exakt mäta kosmisk dubbelbrytning, en subtil rotation i polarisationen av den kosmiska mikrovågsbakgrunden. Deras analys indikerar att dubbelbrytningsvinkeln kan överstiga den tidigare uppskattningen på 0,3 grader på grund av fas tvetydighet. Resultaten, som publiceras i Physical Review Letters, kan bidra till att undersöka ny fysik relaterad till mörk materia och mörk energi.
Kosmisk dubbelbrytning är en svag rotation som observerats i polariseringen av den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB), efterglöden från Big Bang. Nya studier har upptäckt denna effekt, som potentiellt kan kopplas till partiklar som axioner, genom CMB EB-korrelationssignalen. Tidigare mätningar har fastställt rotationsvinkeln till ca 0,3 grader, men osäkerheter kvarstod på grund av fas tvetydighet som liknar en klockas visare, där vinklar som 0,3, 180,3 eller 360,3 grader verkar identiska utan ytterligare sammanhang. Fumihiro Naokawa, doktorand vid University of Tokyo Graduate School of Science, och Toshiya Namikawa, Project Associate Professor vid Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), har för första gången kvantifierat denna osäkerhet. Deras artikel, "nπ Phase Ambiguity of Cosmic Birefringence", publiceras i Physical Review Letters (2026; 136(4), DOI: 10.1103/6z1m-r1j5). Naokawa förklarade: "Precis som en klocka är CMB som vi kan observera bara i sitt nuvarande tillstånd. Därför bör rotationsvinklar som 0,3 grader, 180,3 grader och 360,3 grader vara omöjliga att skilja åt. Detta innebär att dubbelbrytningsvinkeln har en fas tvetydighet på 180 grader. Teamet utvecklade en teknik som använder den detaljerade formen på EB-korrelationssignalen för att lösa denna tvetydighet, vilket potentiellt kan avslöja en större sann vinkel. Detta framsteg påverkar också EE-korrelationsmätningar som används för universums optiska djup, vilket föranleder en översyn av tidigare uppskattningar av kosmisk reionisering. I en kompletterande studie, även den i Physical Review Letters (DOI: 10.1103/srfg-9fdy), föreslog Naokawa att dubbelbrytningen skulle verifieras via radiogalaxer som drivs av supermassiva svarta hål för att mildra teleskopfelen. Framtida uppdrag som Simons Observatory och LiteBIRD kommer att gynnas och förbättra testerna av paritetsbrytande fysik.
