Monet tutkijoiden sukupolvet olivat varmoja siitä, että fysiikan lait olivat ehdottoman symmetrisiä. Symmetria itsessään on
Floridan yliopiston tähtitieteilijät löysivätensimmäinen todiste symmetrian välttämättömästä rikkoutumisesta luomishetkellä. He havaitsivat, että universumi piti jossain vaiheessa parempana yhtä muotosarjaa peilikuviinsa - tapahtui symmetriarikkomus. Tämän käsityksen mukaan universumimme historiassa oli hyvin lyhyt aika, jolloin fysiikan lait olivat hyvin erilaisia kuin nykyään, ja tällä oli valtavat seuraukset maailmankaikkeuden kehitykselle.
Tämän seurauksena tutkijat tekivät kaksi pääjohtopäätöstä:Ensinnäkin tämä pariteetin rikkominen voi vaikuttaa tuleviin galakseihin vain äärimmäisen inflaation aikana universumin varhaisina hetkinä, mikä vahvistaa alkuräjähdyksen teorian keskeisen osan kosmoksen alkuperästä.
Toiseksi, myös pariteettirikkomusauttaisi vastaamaan ehkä tärkeimpään kysymykseen kosmologiassa: miksi mitään on ylipäätään olemassa. Tämä johtuu siitä, että pariteettirikkomusta vaaditaan selittämään, miksi ainetta on enemmän kuin antimateriaa. Tämä on tärkeä edellytys galaksien, tähdet, planeetat ja elämän muodostumiselle.
”Olen aina ollut kiinnostunut isoista kysymyksistäuniversumista. Mikä on maailmankaikkeuden alku? Millä säännöillä se kehittyy? Miksi on jotain eikä mitään? Tämä työ käsittelee näitä tärkeitä kysymyksiä", selittää uutta tutkimusta johtanut Floridan yliopiston tähtitieteen professori Zachary Slepian.
Ajatus pariteettisymmetrian takana on, että yhtälötfyysikot ovat invariantteja peiliinversion alla. Tämä johtaa ennusteeseen, että reaktion (kuten kemiallisen reaktion tai radioaktiivisen hajoamisen) peilikuva tapahtuu samalla tavalla kuin itse reaktio. Tiedemiehet käyttävät yleisesti käsitettä kätisyys kuvaamaan tätä ominaisuutta. Vasen ja oikea kätemme ovat peilikuvia toisistamme (ehdollisesti). Vasenta kättä on mahdotonta kiertää kolmessa ulottuvuudessa, jotta se näyttäisi oikealta, mikä tarkoittaa, että ne voidaan aina erottaa toisistaan.
Symmetrian rikkominen tarkoittaisi sitäUniversumi suosii joko "vasenkätistä" tai "oikeakätistä" muotoa. Ymmärtääkseen käden tai universumin valitseman puolen tiedemiehet kuvittelivat kaikki mahdolliset yhdistelmät neljästä galaksista, jotka on yhdistetty kuvitteellisilla viivoilla avaruudessa. He loivat kolmiulotteisen esineen - kaarevan pyramidin kaltaisen tetraedrin - yksinkertaisimman muodon, jolla on peilikuva. He tunnistivat oikeakätiset ja vasenkätiset galaktiset tetraedrit sen perusteella, miten galaksit olivat sukua lähimpiin ja kaukaisimpiin "kumppaneihinsa" näissä kuvitteellisissa muodoissa.
Tätä varten tutkijoiden piti analysoidabiljoonaa kuvitteellista tetraedria jokaista miljoonista galakseista se on valtava määrä yhdistelmiä. "Lopuksi ymmärsimme, että tarvitsemme uutta matematiikkaa", tutkijat kirjoittavat.
Joten he kehittivät monimutkaista matemaattistakaavoja, jotka mahdollistivat valtavien laskelmien suorittamisen kohtuullisessa ajassa. Tämä vaati silti paljon laskentatehoa. Tätä varten tutkijat käyttivät HiPerGator-supertietokonetta.
Analyysin teknisistä näkökohdista johtuen se on vaikeaasanoa, "valitseeko universumi" "oikeakätiset" vai "vasenkätiset" muodot, mutta tutkijat ovat havainneet selviä todisteita siitä, että kosmoksella on mieltymyksiä. Löydösten luotettavuus oli seitsemän sigmaa. Fysiikassa tulosta, jonka sigma-arvo on viisi tai suurempi, pidetään yleensä luotettavana, koska satunnaisen tuloksen todennäköisyys tällä tasolla on liian pieni.
Vaikka tutkijat luottavat tähän rikkomussignaaliinpariteetti, on edelleen mahdollista, että epävarmuus taustalla olevista mittauksista voisi selittää epäsymmetrian. Onneksi paljon suuremmat galaksinäytteet seuraavan sukupolven teleskoopeista voivat tarjota tarpeeksi tietoa näiden epävarmuustekijöiden ratkaisemiseksi vain muutamassa vuodessa. Tutkijat aikovat analysoida näitä uusia, luotettavampia tietoja osana Dark Energy Spectroscopic Instrument -teleskooppitiimiä.
Symmetrisessä maailmankaikkeudessa alkuräjähdys tapahtuisiluovat yhtä suuret määrät ainetta ja antimateriaa, mikä tuhoaisi toisensa ja jättäisi kosmoksen ilman tähtiä ja planeettoja Koska olemme selvästi olemassa universumissa, fyysikot ovat pitkään etsineet epäsymmetrian merkkejä varhaisessa luomisessa.
Tutkijoiden havainnot eivät voi vielä selittää, mitenlöysimme itsestämme niin kriittisen runsauden ainetta. "Miten" vaatii uutta fysiikkaa vakiomallin lisäksi, mikä selittää universumimme. Mutta uudet tulokset viittaavat vahvasti siihen, että alkuräjähdyksen varhaisina hetkinä oli epäsymmetriaa.
Nyt alkaa tiedemiesten kilpailu luodakseen teorian, joka voi selittää universumin peilikuvien suosimisen ja aineen ylimäärän.
Tutkimuksen tulokset julkaistiin kahdessa artikkelissa (ensimmäinen, toinen).
Lue lisää:
Vanhin koskaan löydetty kyrillinen teksti
"Web" löysi jälkiä uskomattoman valtavista tähdistä: ne kuolivat maailmankaikkeuden kynnyksellä
Maan stratosfääriin tallennettuja outoja ääniä: kuinka tiedemiehet yrittävät ymmärtää niiden luontoa
Kannen kuva: MaxPixelin avustajat| Lähde: https://www.maxpixel.net/photo-5944353