Предлагается проект нового поколения по исследованию с предельной точностью Анизотропии Реликтового Фона Вселенной с использованием крупнейшего в Мире рефлекторного радиотелескопа РОССИИ РАТАН-600 в свободной от пыли части 'окна прозрачности' Галактики с высоким угловым разрешением, недоступным разрабатываемым и обсуждаемым проектам следующего века за рубежом.
 
 

Обнаружение в 1996-1997 гг. предсказанных А.Д. Сахаровым вариаций яркости неба на суб-градусных масштабах, которые несут в себе информацию о явлениях в период Большого Взрыва и непосредственно за ним, позволяет впервые в истории Естествознания поставить задачу количественного исследования причин, приведших к созданию всего наблюдаемого Мира.

Реализация проекта возможна немедленно после оснащения РАТАН-600 доступной уже сегодня приемно-измерительной аппаратурой матричного типа.

Головная Организация Проекта САО РАН- основной центр наземных исследований ближнего и дальнего Космоса, 'Специальная Астрофизическая Обсерватория Российской Академии Наук',

САО РАН, 357147 Карачаево-Черкесская Республика России, Нижний Архыз
Директор САО РАН: Член-корреспондент РАН Балега Юрий Юриевич,
Тел: (878)7846527, ФАКС: (096)9082931, Е-Mail: balega@sao.ru

К Эксперименту будут привлечены не только организации РАН, но также МОПО и МИННАУКА, включая ведущие ВУЗы страны, студенты и аспиранты, в рамках уже созданных структур, интегрирующих по указу Президента России интеллектуальный потенциал Академии наук и Высшей Школы, организации промышленности, связанные с разработкой и внедрением новых технологий в области многоэлементных фазированных антенных решеток, MMIC технологий, средств спутниковой связи, матричных систем в антенной технике, крупнейшие суперкомпьютерные центры России, разрабатывающие высокопроизводительные вычислительные технологии.

Необходимость немедленной реализации ПРОЕКТА диктуется уверенностью ведущих научных центров Мира в получении надежных результатов, наличием в России уникального для этой цели инструмента и творческого коллектива, стремительным ростом уровня помех в околоземном пространстве. Быстрая реализация ПРОЕКТА восстановит исторический приоритет России в одном из центральных направлений современного Естествознания.

Проект обсуждался на трех рабочих совещаниях в Европе, на международной конференции по Радиоастрономии в Санкт-Петербурге в 1997г., на Международной конференции КОСМИОН-97 по программе А.Д.Сахарова в Москве, Международной конференции памяти Гамова(GMIC-99) в Санкт-Петербурге, опубликован в трудах Евро-конференции по Космологии и физике элементарных частиц в 1997г, Transaction of Astronomy and Astrophysics v 19 n3-n4, p265, поддержан Советом по радиоастрономии при Президиуме РАН , Президиумом Санкт-Петербургского Отделения Российской Академии Наук, Отделением Общей Физики и Астрономии РАН , Секцией Физико-технических Наук РАН, Президентом РАН и Министерством Науки и Технологий РФ в 1998 г. и прошел экспертизу РАН в 2000г.

Реализация ПРОЕКТА осуществляется по этапам.

В настоящее время завершается финансирование ПЕРВОГО этапа (работы по оптимизации ПРОЕКТА, освоению специализированного вторичного зеркала РАТАН-600, снижение уровня рассеяния в инструменте, проведение детальных исследований и наблюдений на РАТАН-600 для уточнение роли всех видов мешающих фоновых излучений, освоение методики потоковой обработки данных, финансирование подрядных организаций по созданию действующих макетов типового ствола матричного радиометра с использованием новых технологий.)

ВТОРОЙ этап предусматривает создание 4-8 элементной матрицы нового поколения и внедрение ее в фокусе РАТАН-600, получение данных об анизотропии фоновых излучений на масштабах 'Сахаровских осцилляций' с чувствительностью не хуже достигнутой в эксперименте 'СОВЕ' для крупных масштабов, проведение пробных поляризационных наблюдений фоновых излучений всех видов на масштабах, предсказанных теорией.
 
 

ТРЕТИЙ этап завершает создание комплекса приемно-измерительной аппаратуры с адекватной для задачи параметрами, переход к накоплению данных и получение новых данных о физике Ранней Вселенной.
 
 
 
 

Российская Академия Наук

Объединение 'САТУРН' , Украина

Изготовление матричного радиометра в волноводном исполнении.
 
 

Центр Теоретической Астрофизики (TAC), Дания

Теоретическое обоснование ПРОЕКТА, участие в обработке данных и интерпретации результатов.

Канарский Университет, Испания

Оптимизация эксперимента с целью проверки теории мелкомасштабных вариаций яркости фонового излучения Вселенной.

Эксперимент позволит:

1.Выбрать не противоречащий наблюдениям вариант физической теории, действующей в экстремальных условиях 'Большого Взрыва'.

2.Выбрать вариант Космологии, адекватной данным по анизотропии 3К Реликтового фона.

3.Определить с беспрецедентной точностью (около 1%) основные параметры Вселенной и свойства невидимого 'Темного Вещества', заполняющего всю Вселенную с плотностью выше плотности обычной барионной материи.

Получение перечисленной информации из обнаруженной анизотропии 3К фона имеет фундаментальное значение для современного Естествознания, включая Астрономию, физику высоких энергий. Следует отметить и высокую гуманитарную значимость ПРОЕКТА для Цивилизации, так как впервые будут поняты причины возникновения света, вещества и всех структурных форм Вселенной, которые видит человек.

Предлагаемый эксперимент имеет прямое отношение к таким проблемам, как построение Единой Теории всех видов взаимодействий в природе ('TOE', Theory Of Everything), к проблеме происхождения света и вещества во Вселенной, к выяснению причин , породивших галактики, звезды, цивилизации, само существование которой зависит от параметров Вселенной.

Проект, несомненно, относится к числу наиболее фундаментальных в современном Естествознании и особо престижных для отечественной Науки.
 

Формально, сенсацией ХХ века стало обнаружение в 1997г мелкомасштабных (доли градуса) вариаций фонового излучения Вселенной несколькими группами исследователей. Это явилось триумфом современной физической теории. Но фактически проверялась теория Расширяющейся (Фридман, 1922г) и Горячей (Гамов, 1946г) инфляционной модели (Глинер, Киржниц, Старобинский, Линде 1978) Вселенной.

Рис.2 Избыточный шум на масштабах "Сахаровских Осцилляций" обнаруженный на РАТАН-600 в экспериментах 1980г. Показано отношение сигнал/шум нормированное на шум квадруполя.

Необходимость существования затравочных флуктуаций состояния Вселенной для формирования всех видимых ее структур следовало еще из работ Лифшица, Халатникова, 1946г., которые показали несостоятельность точки зрения Ньютона (естественное гравитационное скучивание первично однородной среды). Первые варианты квантовой природы их высказаны Чибисовым, а все основные идеи развития их формировались тремя Российскими группами (Зельдович, Новиков, Дорошкевич, Шандарин и др; Гуревич, Чернин, Озерной и др). Первые реальные вычисления сделаны Сюняевым. Поляризационные эффекты впервые вычислены Полнаревым, Баско, затем Новиковым и Насельским. А.Д.Сахаров предсказал наличие акустических осцилляций фотон-барионной плазмы перед ее рекомбинацией и причины барионной асимметрии Мира. Гравитационный Шум и его влияние на фоновое излучение впервые также исследовалось в России (Герценштейн, Дубрович, Новиков, Грищук)

Идеи, разработанные этими группами, остаются основными в этой области - роль нового поколения за рубежом связана, прежде всего, с проведением цифрового моделирования на современных компьютерах, точных цифровых расчетов, что позволило более экономно планировать эксперименты.

Отметим приоритет России в области эксперимента. Уже стали признавать, что первая попытка использовать радиоволны для исследования окружающего мира была сделана (и запатентована) А.С.Поповым, первое указание на существование изотропного избыточного радио фона неба сделано почти за 10 лет до официального открытия 3К фона (Пензиас и Вильсон, 1965) в Пулковской Обсерватории (Т.Шмаонов, 1956). Первое глубокое исследование анизотропии реликтового фона проведено там же, в 1968г, а позднее проведена серия таких экспериментов, которые удалось подтвердить за рубежом только через 5 лет. Впервые в России удалось доказать, что 3К фон действительно является космологическим - он формируется, по крайней мере, за далекими скоплениями галактик и в то же время не связан с очень далекими дискретными объектами с чернотельными спектрами. Первый космический эксперимент по анизотропии 3К фона (РЕЛИКТ, Кардашев, Струков и др.) проведен почти на 10 лет раньше эксперимента СОВЕ в США. Вклад РАТАН-600 в поиск избыточного шума неба на масштабах, соответствующих "Сахаровским Осцилляциям" показан на рис2.

В 1997г по сопоставлению с зарубежными данными была доказана "чернотельность" этого избыточного шума (рис 3) .

Рис.3. Первое уверенное подтверждение "чернотельности" спектра "Сахаровских Осцилляций". Новые данные США в ММ диапазоне имеют ту же амплитуду шума как и данные 1980г РАТАН-600 на волне 7.6см, что говорит и том, что этот шум на субградусных масштабах имеет абсолютно черного тела (Планковский спектр) и совершенно не согласуется со спектром синхротронного, теплового излучения или излучения пыли в Галактики.

РАТАН-600 - единственный крупный инструмент начала 70-х годов, при проектировании которого учитывалась специфика исследований анизотропии 3К фона. Анализ текущих проектов показывает, что ни один наземный или космический вариант решения проблемы глубокого исследования мелкомасштабной анизотропии и ее поляризационных характеристик не в состоянии достичь такой же полноты, как РАТАН-600, при той же чувствительности приемной аппаратуры. Стоимость проекта составляет около 1% от стоимости лучших зарубежных вариантов.

Практически все ведущие теоретические и экспериментальные центры Мира включились сегодня в решение проблем, связанных с расшифровкой информации, закодированной в фоновом радиоизлучении, оставшемся после эпохи 'Большого Взрыва', и аналогия с биологическим генетическим кодом оказывается почти буквальной.