Mange generationer af videnskabsmænd var overbeviste om, at fysikkens love var absolut symmetriske. Symmetri selv er
Astronomer fra University of Florida fandtdet første bevis på det nødvendige brud af symmetrien i skabelsesøjeblikket. De opdagede, at universet på et tidspunkt foretrak ét sæt former frem for deres spejlbilleder - en krænkelse af symmetrien skete. Ifølge dette koncept var der meget kort tid i vores Univers historie, hvor fysikkens love var meget anderledes, end de er i dag, og det havde enorme konsekvenser for universets udvikling.
Som et resultat kom forskerne med to hovedkonklusioner:For det første kunne denne paritetskrænkelse kun påvirke fremtidige galakser i en periode med ekstrem inflation i de tidligste øjeblikke af universet, hvilket bekræfter en central komponent i Big Bang-teorien om kosmos oprindelse.
For det andet er paritetskrænkelse ogsåville hjælpe med at besvare det måske vigtigste spørgsmål i kosmologi: hvorfor noget overhovedet eksisterer. Dette skyldes, at paritetskrænkelse er påkrævet for at forklare, hvorfor der er mere stof end antistof. Dette er en vigtig betingelse for, at galakser, stjerner, planeter og liv kan dannes, som de gør.
”Jeg har altid været interesseret i store spørgsmålom universet. Hvad er begyndelsen af universet? Hvad er de regler, som det udvikler sig efter? Hvorfor er der noget og ikke ingenting? Dette arbejde adresserer disse vigtige spørgsmål,” forklarer Zachary Slepian, professor i astronomi ved University of Florida, der ledede den nye undersøgelse.
Ideen bag paritetssymmetri er, at ligningernefysikere er invariante under spejlvending. Dette fører til forudsigelsen, at spejlbilledet af en reaktion (såsom en kemisk reaktion eller radioaktivt henfald) sker på samme måde som selve reaktionen. Forskere bruger almindeligvis udtrykket håndhævelse til at beskrive denne egenskab. Vores venstre og højre hånd er spejlbilleder af hinanden (betinget). Det er umuligt at dreje venstre hånd i tre dimensioner for at få den til at ligne den højre, hvilket betyder, at de altid kan kendes fra hinanden.
At bryde symmetrien ville betyde detUniverset foretrækker enten en "venstrehåndet" eller en "højrehåndet" form. For at forstå håndenhed, eller den side, universet har valgt, forestillede forskerne sig alle mulige kombinationer af fire galakser forbundet med imaginære linjer i rummet. De skabte et tredimensionelt objekt - et tetraeder, der ligner en buet pyramide - den enkleste form, der har et spejlbillede. De identificerede højrehåndede og venstrehåndede galaktiske tetraedre baseret på, hvordan galakserne var relateret til deres nærmeste og fjerneste "partnere" i disse imaginære former.
For at gøre dette var forskerne nødt til at analyserebillioner af imaginære tetraeder for hver af de millioner af galakser det er et stort antal kombinationer. "Til sidst indså vi, at vi havde brug for ny matematik," skriver forskerne.
Så de udviklede kompleks matematiskformler, der gjorde det muligt at udføre enorme beregninger på rimelig tid. Dette krævede stadig meget computerkraft. Til dette brugte forskerne HiPerGator-supercomputeren.
På grund af tekniske aspekter af analyse er det vanskeligtsige, om universet "vælger" "højrehåndede" eller "venstrehåndede" former, men videnskabsmænd har observeret klare beviser for, at kosmos har præferencer. Pålideligheden af resultaterne var syv sigma. I fysik anses et resultat med en sigmaværdi på fem eller højere normalt for at være pålideligt, fordi sandsynligheden for et tilfældigt resultat på dette niveau er for lille.
Selvom forskerne er sikre på dette signal om krænkelseparitet, er det fortsat muligt, at usikkerhed i de underliggende målinger kan forklare asymmetrien. Heldigvis kan meget større prøver af galakser fra næste generations teleskoper give nok data til at løse disse usikkerheder på blot et par år. Forskere planlægger at analysere disse nye, mere pålidelige data som en del af Dark Energy Spectroscopic Instrument-teleskopholdet.
I et symmetrisk univers ville Big Bang haveskabe lige store mængder stof og antistof, som ville ødelægge hinanden og efterlade kosmos uden stjerner og planeter.Da vi tydeligvis eksisterer i universet, har fysikere længe ledt efter nogle tegn på asymmetri i den tidlige skabelse.
Forskeres resultater kan endnu ikke forklare hvordanvi befandt os med sådan en kritisk overflod af stof. "Hvordan" vil kræve ny fysik ud over standardmodellen, som forklarer vores univers. Men nye resultater tyder stærkt på, at der var en asymmetri i de tidligste øjeblikke af Big Bang.
Nu starter kapløbet for videnskabsmænd om at skabe en teori, der kan forklare præferencen for spejlbilleder af universet og overskuddet af stof.
Resultaterne af undersøgelsen blev publiceret i to artikler (første, anden).
Læs mere:
Ældste kyrilliske tekst nogensinde fundet
"Webb" fandt spor af utroligt store stjerner: de døde ved universets daggry
Mærkelige lyde optaget i jordens stratosfære: hvordan videnskabsmænd forsøger at forstå deres natur
Forsideillustration: MaxPixels bidragydere| Kilde: https://www.maxpixel.net/photo-5944353