Molte generazioni di scienziati erano fiduciose che le leggi della fisica fossero assolutamente simmetriche. La simmetria stessa lo è
Lo hanno scoperto gli astronomi dell'Università della Floridala prima prova della necessaria rottura della simmetria al momento della creazione. Hanno scoperto che l'Universo ad un certo punto ha preferito un insieme di forme alle loro immagini speculari: si è verificata una violazione della simmetria. Secondo questo concetto, c'è stato un periodo molto breve nella storia del nostro Universo in cui le leggi della fisica erano molto diverse da quelle attuali, e ciò ha avuto enormi conseguenze sull'evoluzione dell'Universo.
Di conseguenza, gli scienziati hanno tratto due conclusioni principali:Innanzitutto, questa violazione della parità potrebbe influenzare le galassie future solo durante un periodo di inflazione estrema nei primi istanti dell’universo, confermando una componente centrale della teoria del Big Bang sulle origini del cosmo.
In secondo luogo, lo è anche la violazione della paritàaiuterebbe a rispondere forse alla domanda più importante in cosmologia: perché qualcosa esiste. Questo perché è necessaria la violazione della parità per spiegare perché c’è più materia che antimateria. Questa è una condizione importante affinché le galassie, le stelle, i pianeti e la vita si formino come si formano.
“Sono sempre stato interessato alle grandi domandesull'Universo. Qual è l'inizio dell'Universo? Quali sono le regole secondo le quali si sviluppa? Perché c'è qualcosa e non niente? Questo lavoro affronta queste importanti domande”, spiega Zachary Slepian, professore di astronomia all’Università della Florida che ha condotto il nuovo studio.
L'idea alla base della simmetria di parità è che le equazionii fisici sono invarianti rispetto all’inversione dello specchio. Ciò porta alla previsione che l'immagine speculare di una reazione (come una reazione chimica o un decadimento radioattivo) si verifica nello stesso modo della reazione stessa. Gli scienziati usano comunemente il termine manualità per descrivere questa caratteristica. Le nostre mani sinistra e destra sono immagini speculari l'una dell'altra (condizionatamente). È impossibile ruotare la mano sinistra in tre dimensioni per farla assomigliare alla destra, il che significa che è sempre possibile distinguerle.
Rompere la simmetria significherebbe questoL'Universo preferisce una forma "mancina" o "destra". Per comprendere la “mano”, o il lato che l’Universo ha scelto, gli scienziati hanno immaginato tutte le possibili combinazioni di quattro galassie collegate da linee immaginarie nello spazio. Hanno creato un oggetto tridimensionale, un tetraedro simile a una piramide curva, la forma più semplice che ha un'immagine speculare. Hanno identificato i tetraedri galattici destrorsi e sinistrorsi in base al modo in cui le galassie erano correlate ai loro “partner” più vicini e lontani in queste forme immaginarie.
Per fare ciò, gli scienziati dovevano analizzaretrilioni di tetraedri immaginari per ciascuno dei milioni di galassie, ovvero un numero enorme di combinazioni. "Alla fine ci siamo resi conto che avevamo bisogno di nuova matematica", scrivono gli scienziati.
Quindi hanno sviluppato una matematica complessaformule che permettevano di eseguire calcoli enormi in un tempo ragionevole. Ciò richiedeva ancora molta potenza di calcolo. Per questo, gli scienziati hanno utilizzato il supercomputer HiPerGator.
A causa degli aspetti tecnici dell'analisi è difficiledire se l’Universo “sceglie” forme “destrimano” o “mancini”, ma gli scienziati hanno osservato prove evidenti che il cosmo ha delle preferenze. L'affidabilità dei risultati era di sette sigma. In fisica, un risultato con un valore sigma pari o superiore a cinque è solitamente considerato affidabile perché la probabilità di un risultato casuale a questo livello è troppo piccola.
Sebbene gli scienziati siano fiduciosi in questo segnale di violazioneparità, resta possibile che l’incertezza nelle misurazioni sottostanti possa spiegare l’asimmetria. Fortunatamente, campioni di galassie molto più grandi provenienti dai telescopi di prossima generazione potrebbero fornire dati sufficienti per risolvere queste incertezze in pochi anni. Gli scienziati intendono analizzare questi nuovi dati più affidabili come parte del team del telescopio Dark Energy Spectroscopic Instrument.
In un universo simmetrico, si sarebbe verificato il Big Bangcreerebbero quantità uguali di materia e antimateria, che si distruggerebbero a vicenda e lascerebbero il cosmo senza stelle e pianeti Poiché è chiaro che esistiamo nell'Universo, i fisici hanno a lungo cercato alcuni segni di asimmetria nella creazione iniziale.
Le scoperte degli scienziati non possono ancora spiegare comeci siamo trovati con un'abbondanza di materia così critica. Il “come” richiederà una nuova fisica oltre il Modello Standard, che spiega il nostro Universo. Ma nuovi risultati suggeriscono fortemente che ci sia stata un’asimmetria nei primi momenti del Big Bang.
Ora inizia la corsa per gli scienziati per creare una teoria che possa spiegare la preferenza per le immagini speculari dell'Universo e l'eccesso di materia.
I risultati dello studio sono stati pubblicati in due articoli (primo, secondo).
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Illustrazione di copertina: collaboratori di MaxPixel| Fonte: https://www.maxpixel.net/photo-5944353