一切都始于一场爆炸。在一段难以想象的短暂瞬间，原始宇宙以难以想象的速度膨胀。在一瞬间，微小的瑕疵被拉伸成宇宙的疤痕，并锁定了我们今天所经历的宇宙，一个充满星系、恒星、行星和人类的环境。
这种被称为暴胀的起源故事的旁证压倒一切。它激励了一代宇宙学家撰写论文、教授课程和出版教科书，介绍暴胀可能发生的各种方式。然而，确凿的证据仍然难以捉摸：时空中的古老涟漪应该在天空中留下特定的印记，但搜索却一再失败。
一个名为BICEP/Keck合作项目的天文学家组织正在领导对这些“原初引力波”的搜寻。周一，研究人员发布了他们最新研究结果，这是他们在地球上最艰苦的地方之一辛勤工作多年的成果。他们再次没有发现它们的踪迹。如果一个膨胀的宇宙像大多数宇宙学家仍然完全期望的那样，曾以引力波的形式产生回响，那么它一定是以一种相当微妙的方式。
明尼苏达大学天体物理学家、BICEP/Keck合作项目成员Clem Pryke说：“我们现在正在排除‘最简单的几种情况’。”“[这项结果]正在扼杀以前非常流行的暴胀理论。”
最初的瞬间
宇宙中最古老的光已经穿梭了130多亿年，自从宇宙冷却到可以变得透明以来。天文学家已经精确绘制了这个“宇宙微波背景（CMB）”的地图，并用它来了解宇宙过去和现在都惊人地统一。CMB表明，当宇宙只有38万年历史时，其物质密度在各处几乎相同。而今天，天文学家在各个方向都能看到星系。
但CMB却有极其微小的团块，而且团块的方式很特别。密集和稀疏的点的大小各不相同，从非常小到非常大。今天我们看到一个相关的模式，从单个星系到巨大的星系团。
宇宙是如何变成这样的？暴胀将时间推得更早，试图解释在宇宙最初0.00000000000000000000000000000000001秒内，各种大小的团块是如何形成的。在此期间，微小的宇宙充满了能量，量子理论主导了一切。在量子领域，没有什么是完全稳定的。亚原子抖动不断在膨胀的宇宙中引入微小缺陷，微调最终会变成光、物质、暗物质等的物质密度。不断增长的宇宙不断拉伸这些瑕疵，即使新的、更小的涨落不断出现，导致各种大小的波动。最终，CMB记录了最终结果。Pryke说：“暴胀自然会产生那种类型的团块。”
缺失的部分
或者说，故事是这样的。暴胀已经成为宇宙诞生理论的主流，因为它解释了天文学家在研究物质、暗物质等形成的大尺度模式时所看到的一切。
但是有一种模式逃避了他们。时空本身的结构在量子尺度上无法保持完全静止，而暴胀应该像处理物质和其他一切一样，将最初的震动拉伸成适当的波。这些原初引力波会在CMB中留下微弱的印记，即被称为“B模偏振”的光的特定漩涡。如果模式足够明显，天文学家今天就有能力直接探测到这些漩涡，但尚未发现任何。
令人沮丧的是，宇宙中充斥着以类似漩涡方式发光的物质。例如，BICEP团队在2014年曾得意洋洋地宣布发现了原初引力波，但后来才发现他们捕捉到的是穿过银河系之间充满的磁场的尘埃颗粒的微弱热辉光。
迄今为止最低的上限
BICEP/Keck合作项目现已花费数年时间改进其方法，并在南极建造了一系列望远镜，那里清澈干燥的空气提供了对宇宙水晶般清晰的视野。他们最新的研究结果将他们过去三代南极望远镜的数据与其他实验结合起来。
十多年来，他们已将传感器数量从几十个增加到几千个。至关重要的是，他们将观测的“颜色”范围从一个波长扩展到三个。CMB充满了整个宇宙，其中的任何B模漩涡应该在所有波长上均匀出现。然而，在不同波长上显示得更强的偏振，可能是由于局部尘埃造成的。
衡量暴胀搅动宇宙程度的关键指标被称为“张量-标量比”，或领域内人士称为*r*。这个数字描述了时空波动的强度相对于其他波动。*r*为零意味着暴胀根本没有搅动宇宙的结构，表明宇宙学教科书可能需要撕掉它们的第一章。
BICEP/Keck的观测结果在2016年将原初引力波的上限 successively 降低到0.09以下，并在2018年降至0.07以下。根据发表在《物理评论快报》上的最新结果，该合作项目以95%的置信度声明*r*应小于0.036，这个值使得一类常见的暴胀模型成为不可能。
引力波的限制范围缩小，迫使理论家们不断降低预期，但许多关于暴胀主题的变体仍然可以轻松地符合新的BICEP/Keck的上限。不过，情况正变得越来越紧张，如果上限降至0.01以下，许多暴胀研究人员将开始感到不安。
约翰霍普金斯大学的理论家Marc Kamionkowski在2019年告诉《今日物理》：“在任何基本的教科书暴胀模型中，要得到小于那个值的数值都非常困难。”
宇宙学家能走多低
BICEP/Keck合作项目近百名成员计划在几年内达到这一精度水平。他们目前正在建造一个新的由四台望远镜组成的阵列，这将使*r*的测量精度提高三倍。到本十年末，BICEP/Keck与其他CMB团队组成的名为CMB-S4的巨型合作项目将变得更加灵敏几倍，将*r*限制在0.001左右。
许多宇宙学家希望原初引力波能在这些越来越清晰的CMB图像中出现，证明理论家们确实掌握了宇宙最初的爆发。如果不能，该理论可能还要在不确定中徘徊更长时间。还需要比这低十倍的*r*才能淘汰大多数滞后的暴胀模型，而这需要Pryke这样的实验家们再次想出更好的方法来测量理论家们预测的近乎不可察觉的涟漪。
他说：“从实验的角度来看，这似乎是无法实现的。但当我20年前进入这个行业时，测量B模似乎是不可思议的。”
