דורות רבים של מדענים היו בטוחים שחוקי הפיזיקה היו סימטריים לחלוטין. הסימטריה עצמה היא
אסטרונומים מאוניברסיטת פלורידה מצאוהעדות הראשונה לשבירה הכרחית של הסימטריה ברגע הבריאה. הם גילו שהיקום העדיף בשלב מסוים קבוצה אחת של צורות על פני תמונות המראה שלהם - התרחשה הפרה של סימטריה. לפי תפיסה זו, היה זמן קצר מאוד בהיסטוריה של היקום שלנו שבו חוקי הפיזיקה היו שונים מאוד ממה שהם היום, ולכך היו השלכות עצומות על התפתחות היקום.
כתוצאה מכך, מדענים הגיעו לשתי מסקנות עיקריות:ראשית, הפרת שוויון זו יכולה להשפיע רק על גלקסיות עתידיות בתקופה של אינפלציה קיצונית ברגעים המוקדמים ביותר של היקום, ומאשרת מרכיב מרכזי בתיאוריית המפץ הגדול של מקורות היקום.
שנית, הפרת זוגיות היא גםיעזור לענות אולי על השאלה החשובה ביותר בקוסמולוגיה: מדוע משהו קיים בכלל. הסיבה לכך היא שהפרת זוגיות נדרשת כדי להסביר מדוע יש יותר חומר מאנטי-חומר. זהו תנאי חשוב לגלקסיות, כוכבים, כוכבי לכת וחיים להיווצר כמו שהם נוצרים.
"תמיד התעניינתי בשאלות גדולותעל היקום. מהי תחילתו של היקום? מהם הכללים לפיהם הוא מתפתח? למה יש משהו ולא כלום? עבודה זו מתייחסת לשאלות החשובות הללו", מסביר זכרי סלפיאן, פרופסור לאסטרונומיה באוניברסיטת פלורידה שהוביל את המחקר החדש.
הרעיון מאחורי סימטריית זוגיות הוא שהמשוואותפיזיקאים הם בלתי משתנים תחת היפוך מראה. זה מוביל לתחזית שתמונת המראה של תגובה (כגון תגובה כימית או ריקבון רדיואקטיבי) מתרחשת באותו אופן כמו התגובה עצמה. מדענים משתמשים בדרך כלל במונח ידניות כדי לתאר תכונה זו. ידינו השמאלית והימנית הן תמונות מראה זו של זו (בתנאי). אי אפשר לסובב את יד שמאל בתלת מימד כדי שהיא תיראה כמו הימנית, מה שאומר שתמיד אפשר להבדיל ביניהם.
שבירת הסימטריה משמעה זאתהיקום מעדיף צורה של "יד שמאל" או "יד ימין". כדי להבין את הידידות, או את הצד שהיקום בחר, מדענים דמיינו את כל השילובים האפשריים של ארבע גלקסיות המחוברות בקווים דמיוניים בחלל. הם יצרו עצם תלת מימדי - טטרהדרון הדומה לפירמידה מעוקלת - הצורה הפשוטה ביותר שיש לה תמונת מראה. הם זיהו טטרהדרה גלקטית ימנית ושמאלית על סמך האופן שבו הגלקסיות היו קשורות ל"שותפיהן" הקרובות והרחוקות ביותר בצורות הדמיוניות הללו.
כדי לעשות זאת, מדענים היו צריכים לנתחטריליוני טטרהדרונים דמיוניים עבור כל אחת ממיליוני הגלקסיות זה מספר עצום של שילובים. "בסופו של דבר הבנו שאנחנו צריכים מתמטיקה חדשה", כותבים המדענים.
אז הם פיתחו מתמטיקה מורכבתנוסחאות שאפשרו לבצע חישובי ענק בזמן סביר. זה עדיין דרש הרבה כוח מחשוב. לשם כך, מדענים השתמשו במחשב העל HiPerGator.
בגלל היבטים טכניים של ניתוח זה קשהתגיד אם היקום "בוחר" בצורות "ימניות" או "שמאליות", אבל מדענים ראו עדויות ברורות לכך שלקוסמוס יש העדפות. מהימנות הממצאים הייתה שבע סיגמא. בפיזיקה, תוצאה עם ערך סיגמא של חמש ומעלה נחשבת בדרך כלל לאמינה מכיוון שההסתברות לתוצאה אקראית ברמה זו קטנה מדי.
למרות שמדענים בטוחים באות זה של הפרהשוויון, עדיין ייתכן שאי-ודאות במדידות הבסיסיות יכולה להסביר את הא-סימטריה. למרבה המזל, דגימות גדולות בהרבה של גלקסיות מטלסקופים מהדור הבא עשויות לספק מספיק נתונים כדי לפתור את אי הוודאות הללו תוך שנים ספורות. מדענים מתכננים לנתח את הנתונים החדשים והאמינים יותר כחלק מצוות הטלסקופ של מכשירים ספקטרוסקופיים של אנרגיה כהה.
ביקום סימטרי, המפץ הגדול היהליצור כמויות שוות של חומר ואנטי-חומר, אשר ישמידו זה את זה וישאירו את הקוסמוס ללא כוכבים וכוכבי לכת מכיוון שאנו קיימים בבירור ביקום, פיסיקאים חיפשו זמן רב כמה סימנים של אסימטריה בבריאה המוקדמת.
ממצאי המדענים אינם יכולים עדיין להסביר כיצדמצאנו את עצמנו עם שפע כה קריטי של חומר. ה"איך" ידרוש פיזיקה חדשה מעבר למודל הסטנדרטי, שמסביר את היקום שלנו. אבל תוצאות חדשות מצביעות על כך שהייתה אסימטריה ברגעים המוקדמים ביותר של המפץ הגדול.
כעת מתחיל המירוץ למדענים ליצור תיאוריה שיכולה להסביר את ההעדפה לתמונות מראה של היקום ואת עודף החומר.
תוצאות המחקר פורסמו בשני מאמרים (ראשון, שני).
קרא עוד:
הטקסט הקירילי העתיק ביותר שנמצא אי פעם
"ווב" מצא עקבות של כוכבים ענקיים להפליא: הם מתו עם שחר היקום
צלילים מוזרים שהוקלטו בסטרטוספירה של כדור הארץ: איך מדענים מנסים להבין את טבעם
איור כריכה: התורמים של MaxPixel| מקור: https://www.maxpixel.net/photo-5944353