La radiazione cosmica di fondo (CMB, Cosmic Microwave Background) permea il nostro universo fin dalle sue epoche primordiali (da circa 13.7 miliardi di anni). Essa è stata "emessa" 380.000 anni dopo il Big Bang. Prima di questa emissione, l'universo era estremamente caldo e denso tanto che la radiazione, gli elettroni, i protoni (e le altre particelle subatomiche) costituivano un unico plasma, detto "brodo" primordiale. Per questo motivo l'universo era opaco e la radiazione (o luce) non poteva diffondersi liberamente.

Breve storia dell'Universo secondo Planck (cliccare per ingrandire. Crediti: ESA – C. Carreau)

Quando elettroni e protoni si combinarono per la prima volta per formare atomi di idrogeno (epoca della ricombinazione), la radiazione fu libera di propagarsi nello spazio e l'universo divenne trasparente. Questa radiazione viene chiamata radiazione cosmica di fondo. Essa costituisce un'istantanea dell'universo all'epoca della ricombinazione e porta direttamente con sé le informazioni di quel periodo primordiale e indirettamente su quelli precedenti.

La radiazione cosmica di fondo è polarizzata linearmente per circa il 5%. La parte maggiore di questa polarizzazione (detta "modi E") è dovuta ai processi avvenuti durante la ricombinazione. Tuttavia, una certa parte di questa polarizzazione (detta "modi B") può essere dovuta alla presenza di onde gravitazionali nel brodo primordiale. Perciò, per potere estrarre informazioni molto antecedenti alla ricombinazione ed arrivare ai primi istanti successivi al Big Bang, è necessario studiare in dettaglio la polarizzazione della radiazione cosmica di fondo. La rilevazione dei "modi B" sarebbe una conferma della teoria dell'inflazione, che attualmente è lo scenario più condiviso per descrivere le primissime fasi dell'Universo. Secondo questa teoria, subito dopo il Big Bang, l'universo si sarebbe espanso in maniera accelerata ed incredibilmente rapida producendo anche onde gravitazionali. I "modi B" della polarizzazione permettono quindi di individuare le onde gravitazionali presenti nel plasma primordiale fornendo una sorta di sonda capace di arrivare ai primi istanti di vita dell'universo.

La radiazione cosmica di fondo porta con sé informazioni preziose capaci di fornire delle risposte alle domande aperte della cosmologia moderna.