Mnoho generací vědců bylo přesvědčeno, že fyzikální zákony jsou absolutně symetrické. Symetrie sama o sobě je
Zjistili to astronomové z Floridské univerzityprvní důkaz o nutném porušení symetrie v okamžiku stvoření. Zjistili, že vesmír v určitém okamžiku preferoval jednu sadu tvarů před jejich zrcadlovými obrazy – došlo k porušení symetrie. Podle této koncepce existovala v historii našeho Vesmíru velmi krátká doba, kdy byly fyzikální zákony velmi odlišné od dnešních, a to mělo obrovské důsledky pro vývoj Vesmíru.
V důsledku toho vědci učinili dva hlavní závěry:Za prvé, toto porušení parity by mohlo ovlivnit budoucí galaxie pouze během období extrémní inflace v nejranějších okamžicích vesmíru, což potvrzuje ústřední složku teorie velkého třesku o původu vesmíru.
Za druhé, porušení parity je takéby pomohl odpovědět na možná nejdůležitější otázku v kosmologii: proč vůbec něco existuje. Je to proto, že porušení parity je nutné k vysvětlení, proč existuje více hmoty než antihmoty. To je důležitá podmínka pro to, aby se galaxie, hvězdy, planety a život utvářely tak, jak se tvoří.
„Vždy mě zajímaly velké otázkyo Vesmíru. Jaký je počátek Vesmíru? Jaká jsou pravidla, podle kterých se vyvíjí? Proč je něco a ne nic? Tato práce řeší tyto důležité otázky,“ vysvětluje Zachary Slepian, profesor astronomie na Floridské univerzitě, který vedl novou studii.
Myšlenka paritní symetrie spočívá v rovnicíchfyzici jsou invariantní pod zrcadlovou inverzí. To vede k předpovědi, že zrcadlový obraz reakce (jako je chemická reakce nebo radioaktivní rozpad) probíhá stejným způsobem jako reakce samotná. Vědci k popisu této vlastnosti běžně používají termín handedness. Naše levá a pravá ruka jsou navzájem zrcadlovými obrazy (podmíněně). Je nemožné otočit levou ruku ve třech rozměrech, aby vypadala jako pravá, což znamená, že je lze vždy rozlišit.
Narušení symetrie by to znamenaloVesmír preferuje buď "levotočivý" nebo "pravotočivý" tvar. Aby vědci porozuměli handedness neboli straně, kterou si vesmír zvolil, představili si všechny možné kombinace čtyř galaxií spojených pomyslnými čarami ve vesmíru. Vytvořili trojrozměrný objekt – čtyřstěn podobný zakřivené pyramidě – nejjednodušší tvar, který má zrcadlový obraz. Identifikovali pravotočivé a levotočivé galaktické tetraedry na základě vztahu galaxií k jejich nejbližším a nejvzdálenějším „partnerům“ v těchto imaginárních tvarech.
K tomu potřebovali vědci analýzubiliony pomyslných čtyřstěnů pro každou z milionů galaxií to je obrovské množství kombinací. „Nakonec jsme si uvědomili, že potřebujeme novou matematiku,“ píší vědci.
Vyvinuli tak složitou matematikuvzorce, které umožňovaly provádět obrovské výpočty v rozumném čase. To stále vyžadovalo hodně výpočetního výkonu. K tomu vědci použili superpočítač HiPerGator.
Vzhledem k technickým aspektům analýzy je to obtížnéříci, zda si vesmír „vybírá“ „pravotočivé“ nebo „levotočivé“ tvary, ale vědci pozorovali jasný důkaz, že vesmír má preference. Spolehlivost nálezů byla sedm sigma. Ve fyzice je výsledek s hodnotou sigma pět nebo vyšší obvykle považován za spolehlivý, protože pravděpodobnost náhodného výsledku na této úrovni je příliš malá.
Ačkoli vědci jsou přesvědčeni o tomto signálu porušeníparity, je i nadále možné, že nejistota v základních měřeních by mohla vysvětlit asymetrii. Naštěstí mnohem větší vzorky galaxií z teleskopů nové generace mohou poskytnout dostatek dat k vyřešení těchto nejistot během několika let. Vědci plánují analyzovat tato nová, spolehlivější data jako součást týmu dalekohledu Dark Energy Spectroscopic Instrument.
V symetrickém vesmíru by nastal Velký třeskvytvořit stejné množství hmoty a antihmoty, které by se navzájem zničily a zanechaly by vesmír bez hvězd a planet. Protože ve vesmíru jasně existujeme, fyzici dlouho hledali známky asymetrie v raném stvoření.
Zjištění vědců zatím nedokáže vysvětlit jakocitli jsme se s tak kritickým množstvím hmoty. „Jak“ bude vyžadovat novou fyziku nad rámec Standardního modelu, který vysvětluje náš vesmír. Nové výsledky však silně naznačují, že v nejranějších okamžicích Velkého třesku existovala asymetrie.
Nyní začíná závod vědců o vytvoření teorie, která dokáže vysvětlit preferenci zrcadlových obrazů vesmíru a přebytek hmoty.
Výsledky studie byly publikovány ve dvou článcích (první, druhý).
Přečtěte si více:
Nejstarší text v azbuce, jaký byl kdy nalezen
"Webb" našel stopy neuvěřitelně obrovských hvězd: zemřely na úsvitu vesmíru
Podivné zvuky zaznamenané ve stratosféře Země: jak se vědci snaží pochopit jejich povahu
Titulní ilustrace: Přispěvatelé MaxPixel| Zdroj: https://www.maxpixel.net/photo-5944353