ثماني خرائط للسماء التقطتها كواشف مختلفة لتلسكوب بلانك تشبه ثمانية أطالس طرق لمدينة واحدة رسمها خرّيطون مختلفون. كل أطلس مُدار بزاوية مختلفة: أحد الخرّيطين أمسك لوحته مائلة قليلًا، وآخر أدارها قليلًا. إذا طابقت الأطالس فوق بعضها، لن تتطابق الشوارع. لكن إذا عرفت كيف أُدير كل أطلس بالضبط، يمكنك دمجها بشكل مثالي. هذه بالضبط هي المهمة التي يحلها العلماء الباحثون عن الانكسار المزدوج الكوني: دوران ضئيل في استقطاب الضوء القديم قد يخبرنا عن جسيمات جديدة.
المشكلة أن الدوران الناتج عن التأثير الكوني لا يمكن تمييزه عن خطأ في تركيب الكواشف. إذا كانت جميع الكواشف مُدارة بنفس الزاوية، فإن صورة السماء ستدور بالكامل، وهذا الدوران المشترك سيكون غير قابل للتمييز عن إشارة كونية حقيقية. الطريقة الحالية لمينامي-كوماتسو (Minami-Komatsu) تستخدم استقطاب الغبار في مجرتنا للفصل بين هذين المساهمين. لكن هذه الطريقة تعتمد على نموذج الغبار، وإذا كان النموذج خاطئًا، فستكون المعايرة خاطئة أيضًا. ابتكر مؤلفو الدراسة الجديدة فحصًا لا يستخدم نموذج الغبار إطلاقًا.
نهجهم يشبه قياس المسافات بين المدن عندما لا نملك خريطة بالإحداثيات. إذا قِسنا المسافة من موسكو إلى سانت بطرسبرغ، ومن سانت بطرسبرغ إلى قازان، ومن قازان إلى موسكو، يمكننا حساب زوايا المثلث دون معرفة مكان المثلث نفسه على الكرة الأرضية. وبالمثل، يقارن المؤلفون خرائط الاستقطاب مثنى مثنى. لكل زوج من الخرائط، يبنون توليفتين من الأطياف: توليفة متناظرة وتوليفة غير متناظرة. نسبة هاتين التوليفتين تعطي فرق الزوايا بين الكواشف، بينما يُحذف الدوران الكوني المشترك تمامًا. ثم تُجمع كل الفروق الثنائية في شبكة، حيث الخرائط هي العقد والفروق الزاوية هي الروابط. تُحل الشبكة بطريقة المربعات الصغرى، فنحصل على نمط الزوايا لجميع الكواشف.
نتيجة مقارنة 28 زوجًا من الكواشف كانت مشجعة. الزوايا التي حصلنا عليها بالطريقة التفاضلية والزوايا من طريقة مينامي-كوماتسو متوافقة: إحصائية كاي-مربع تساوي 8.18 مع سبع درجات حرية، وهو ما يقابل احتمال 0.32. جميع الانحرافات أقل من 1.8 سيغما. هذا يعني أن نمط المعايرة الذي يعطيه نموذج الغبار يُعاد إنتاجه بطريقة لا تستخدم هذا النموذج. بعبارة أخرى، نموذج الغبار لا يخادع: إنه يعطي نفس الزوايا التي تعطيها طريقة مستقلة تعتمد فقط على خصائص إشعاع الخلفية الكونية الميكروي نفسه.
من المهم أن نفهم أن هذا ليس قياسًا مستقلاً للقيمة المطلقة للدوران الكوني. كلتا الطريقتين تستخدمان نفس خرائط السماء، لذا يبقى الدوران المشترك غير قابل للتمييز عن الخطأ المشترك. لكننا الآن نعرف أن الزوايا النسبية بين الكواشف محددة بشكل صحيح. هذا يعزز الثقة في القيمة المقاسة للانكسار المزدوج الكوني البالغة حوالي 0.37 درجة. في التجارب المستقبلية، مثل مرصد سيمونز (Simons Observatory) وLiteBIRD، يمكن تطبيق هذا الاختبار التفاضلي كفحص قياسي قبل نشر النتائج.
لنعد إلى الأطالس. إذا أدار جميع الخرّيطين لوحاتهم بنفس الزاوية، فمن السهل مطابقة الأطالس مع بعضها، لكننا لن نعرف أين يشير الشمال الحقيقي. لهذا نحتاج إلى مرجع خارجي، مثل نجم القطب. في حالة بلانك، لا يوجد مثل هذا المرجع الخارجي بعد. لكن الاختبار التفاضلي يُظهر أن جميع الأطالس متسقة فيما بينها، وبالتالي فإن الخطأ، إن وُجد، مشترك بينها جميعًا. وهذه خطوة كبيرة نحو الثقة بالخريطة.
زاوية الانكسار المزدوج الكوني التي يبحث عنها العلماء تبلغ حوالي 0.3 درجة فقط، أي ما يعادل تقريبًا الزاوية التي يُرى بها ظفر الإصبع الصغير على مسافة ذراع ممدودة. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون دقة معايرة الكاشفات أفضل من 0.1 درجة لقياسها بشكل موثوق.