2019年8月8日,意大利国际理论物理中心(ICTP,Trieste Italy)将2019年的狄拉克奖章及奖金授予了三位对近代宇宙学有着深远影响的物理学家:穆卡诺夫(Viatcheslav Mukhanov,慕尼黑大学,Ludwig Maximilian University of Munich),斯塔罗宾斯基(Alexei Starobinsky,朗道理论物理研究所)和苏尼亚耶夫(Rashid Sunyaev,马克斯·普朗克天体物理研究所),奖励他们对宇宙微波背景(CMB)物理作出的杰出贡献,这些理论研究有多方面实验验证结果并且通过结合微观物理和宇宙的大尺度结构,使得宇宙学逐渐演变成了精准测量的科学领域。
三位获奖者都对用暴涨宇宙学模型来理解早期宇宙做出了重要贡献。宇宙微波背景(CMB)是充满整个宇宙空间的微弱背景辐射。在宇宙大爆炸模型中,宇宙微波背景是来自早期宇宙的残存电磁辐射,可以被足够灵敏的射电望远镜探测到。1964年,两位射电天文学家 Arno Penzias 和 Robert Wilson 意外探测发现了宇宙微波背景,这是宇宙起源于大爆炸的关键证据。
基于物理宇宙学的暴涨理论,宇宙在极为短暂的时间内经历了指数式的超快空间膨胀。这一所谓的“暴涨”时期可能从大爆炸奇点之后的 10-36 秒持续到大约10-33 秒,接着是慢得多的一直持续到今天的宇宙膨胀。在上世纪70年代后期,Alexei Starobinsky是宇宙暴涨理论的早期推动者之一。80年代,Viatcheslav Mukhanov等人的研究工作对宇宙暴涨理论贡献巨大。
Rashid Sunyaev的主要贡献在于在70年代预言了宇宙微波背景中的声波峰值以及随后的对这些模型进行检验的观测实验。
因为宇宙暴涨理论对我们所知的大量已观测宇宙的性质(均匀性和平坦性)给予了合理解释,所以目前它被认为是基础物理和宇宙学中最为相关的理论发展之一,同时它也提供了一个可以解释宇宙原初涨落的理论,这是其它理论所不能及的。在广义相对论和量子场论的框架中,暴涨理论认为,宇宙的原初涨落来源于一个微观尺度上的量子效应,其在一个宇宙尺度上产生各种宏观效应,这些最终显示成为宇宙的大尺度结构。
宇宙暴涨模型提出的很多理论预言已经被若干实验证实,它对当代宇宙学贡献巨大。ICTP主任Fernando Quevedo解释说:“宇宙原初密度扰动的计算是理论物理学中最为优美的成就之一,它为我们的起源提供了重要的信息,并且令人惊叹地被实验证实了。”ICTP的研究人员Ravi Sheth补充说:“他们在基础物理领域就可观测宇宙的研究产生了深远的影响。
他们的贡献不仅仅体现在他们的准确预言上,而且反映在他们的工作以及他们个人对几代宇宙学家的重大深远影响上。”
Viatcheslav Mukhanov、Alexei Starobinsky和Rashid Sunyaev并不是第一次因为他们在宇宙学方面的卓越贡献而获奖。
早在2013年,Viatcheslav Mukhanov 和 Alexei Starobinsky获得总额50万美元的格鲁伯宇宙学奖(Gruber Cosmology Prize),理由是他们在发展形成暴涨理论方面有持续性的重大影响,其理论是对理解宇宙演化和结构的关键组成部分。他们的理论工作改变了人类对我们宇宙的起源和它的结构形成机制的观点。
他们为宇宙暴涨和时空度规的暴涨扰动理论做出了意义深远的贡献。其理论解释了宇宙结构的量子起源,这是量子力学规律运用到宇宙大尺度上的一次最为令人惊叹的实践。由于他们的贡献,科学家们终于可以为宇宙学的两大基本问题给出令人信服的解答:为什么宇宙结构在最大尺度上是如此均匀?宇宙是从何处开始偏离其均匀分布的,即星系、行星、包括我们人类是从何而来的?
2014年,Starobinsky又因为在宇宙暴涨理论方面的前瞻性工作,同Alan Guth和Andrei Linde一起获得了2014年的科维理天体物理学奖。Sunyaev获得过天文学界和与天体物理相关的物理学界的几乎所有重要奖项。比如2002年的Friedmann奖,2003年的Gruber宇宙学奖和Heineman天体物理学奖,以及2008年的Crafoord奖等。