¿Qué hacen los segmentos de línea en el BICEP2 B-modo de polarización mapa decir?

Question

La primera imagen de BICEP2 visuales muestra el "BICEP2 B de la Señal en modo", describe de la siguiente manera:

Las ondas gravitacionales de la inflación generar una tenue pero distintivo torsión patrón en la polarización del CMB, conocido como "rulo" o B-el modo de patrón. Para las fluctuaciones de densidad que generan la mayor parte de la la polarización del CMB, esta parte de la primordial es el patrón de exactamente cero. Aquí se muestra la real B-modo de patrón observado con el telescopio BICEP2, con los segmentos de línea que muestra la polarización desde diferentes puntos en el cielo. El rojo y el azul sombreado muestra la grado de las agujas del reloj y en sentido anti-horario la torsión de este modo B patrón.

Creo que entiendo el rojo y el azul, pero no entiendo lo de los segmentos de la línea media. Otra página web que explica un visual similar de la siguiente manera:

Sumando sobre todos los incidentes de ondas [en un punto dado], el E-campos aproximadamente igual en todas las direcciones, pero no del todo. Habrá un la dirección que tiene un poco de mayor magnitud de la E de la otra las direcciones (ver figura a la izquierda).

Podemos representar la polarización como una línea con una longitud proporcional a el exceso de magnitud en esa dirección y en un ángulo tal que es alineado con la dirección del más grande de los E.

Aparte del hecho de que la última descripción se refiere a la E-mode, aparentemente tratando como isomorfo a B-modo de polarización (estoy hablando a través de mi sombrero un poco aquí)... Que se puede esperar de mi comprensión de esta descripción que la longitud de un segmento de línea que debe estar vinculado a (el "valor absoluto" de) la intensidad de rojo o azul, en ese momento. Pero en la primera visual de las mencionadas anteriormente, la correlación no parece realmente espera.

(Por CIERTO, estoy asumiendo que cada segmento de línea que representa la información sobre el punto en el centro del segmento de línea, no se trata de un punto en un extremo, a diferencia de un vector de campo de visualización. Eso es debido a que estos no son los vectores, ya que en realidad no tienen sentido en una vista de 360 grados de sentido, sino que han de 180 grados de rotación de la simetría. Esto es consistente con el hecho de que cada segmento de la línea del centro parece estar en un punto de la rejilla. Perdón si me voy a insistir en lo obvio, pero me tomó un tiempo para darse cuenta de esto).

Así que... ¿qué estoy malentendido aquí? Qué aspecto de la polarización hacer los segmentos de línea que se muestran en realidad?

Para resumir la cuestión de una manera diferente: ¿cuál es la diferencia entre lo que la longitud de los segmentos de línea que representa, y cuál es la intensidad del rojo/azul color representa?

Answer 1

La confusión viene probablemente del hecho de que el E-campos y E-modos son totalmente diferentes (pero etimológicamente similares).

Un fotón lleva intrínseco de la polarización. En la clásica E&M, creemos que de una sola onda de luz como una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. En el vacío, cosas buenas y simples, y la dirección de propagación, el campo eléctrico $\vec{E}$, y el campo magnético $\vec{B}$ son mutuamente ortogonales. Ver la animación de la Wikipedia:

La convención es decir, la onda de polarización de los puntos de vector en la misma dirección como $\vec{E}$. Las barras en el mapa se muestran son paralelas a $\vec{E}$ - que muestran la dirección de la polarización. Como un aparte, tenga en cuenta que no son las flechas, ya que no hay ninguna diferencia física entre por ejemplo, "arriba" y "abajo" de la polarización; la E-campo oscila hacia atrás y adelante.

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Ahora, cuando nos fijamos en un parche de la CMB, estamos recopilando muchos fotones. Uno podría esperar que sus polarizaciones aleatoria y así cancelar en el agregado, pero esto no acaba de suceder. Así como hay fluctuaciones de temperatura (algunas regiones del cielo ligeramente mayor la energía de los fotones del CMB que otros), hay polarización de las fluctuaciones. Teorías del universo temprano dan, en general, las predicciones de las fluctuaciones en la temperatura y la polarización (y varias otras estadísticas).

Helmholtz nos dice que podemos tomar los mapas como el que tu tienes y descomponer en la suma de curl-partes y divergencia libre de las partes. El curl partes se llama "E-modos" por analogía con la clásica E&M (de nuevo, pero esta vez no tenía nada que ver con los fotones), donde los campos eléctricos no tienen curl (al menos si no hay nada que varían en el tiempo). Del mismo modo, la divergencia partes se llaman "B-modos" porque el campo magnético en el clásico E&M no tiene divergencia (es decir, no hay monopolos).

Una importante predicción de la norma inflacionario de los modelos de los inicios del universo, es que la mayoría de las fluctuaciones (por ejemplo, la densidad de la materia) no causan ningún modo B de polarización de las fluctuaciones (pero que puede causar el Correo de modo de polarización de las fluctuaciones). Ondas gravitacionales primordiales, por otro lado, inducir a los dos modos de polarización. Por lo tanto, si usted mira en la polarización del CMB y ver B-modos, usted tiene soporte para inflacionario de los modelos de incorporación de las ondas gravitacionales. Se puede inferir propiedades de los inicios del universo, dentro de un modelo observando cómo la fuerte los B-modo de componentes.

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Entonces, ¿qué hacen los segmentos de línea que se muestran? Ellos representan la dirección (modulo signo) del campo eléctrico en ese punto en el CMB. La longitud de la línea, por cierto, muestra cuán fuerte que la polarización es. Es decir, no es como si los fotones son 100% alineados con la misma polarización; por el contrario, el promedio de la polarización se desvía estadísticamente a partir de 0. La longitud representa la magnitud de esta desviación.

Para ser un poco más precisos, los segmentos de línea que representan el resultado después de restar fuera de la E-modo de señal, dejando sólo el B-modos. Los colores muestran la curvatura del campo de vectores (bueno, los vectores de módulo que $180^\circ$ simetría se mencionó anteriormente). Técnicamente, la curvatura es otro vector de campo, pero ya solo estamos mirando en una superficie 2D, me imagino que los colores son elegidos para representar la magnitud de la radial (en el plano/fuera-de-plano), componente de la curvatura. Las regiones son de color rojo si la línea de segmentos más o menos espiral hacia la derecha a medida que usted se mueve desde fuera hacia adentro, en dirección a la región en cuestión, mientras que el azul indica la izquierda en espiral. Los colores son más intensos, donde este efecto es más fuerte, es decir, las líneas son más coherentemente en espiral juntos.