많은 세대의 과학자들은 물리학 법칙이 절대적으로 대칭적이라고 확신했습니다. 대칭 그 자체는
플로리다 대학의 천문학자들이 발견한창조 순간에 필연적으로 대칭이 깨졌다는 첫 번째 증거. 그들은 어느 시점에서 우주가 거울 이미지보다 한 세트의 모양을 선호한다는 것을 발견했습니다. 즉 대칭 위반이 발생했습니다. 이 개념에 따르면, 우리 우주의 역사에서 물리학 법칙이 오늘날과 매우 달랐던 아주 짧은 시간이 있었으며, 이는 우주의 진화에 엄청난 영향을 미쳤습니다.
그 결과, 과학자들은 두 가지 주요 결론을 내렸습니다.첫째, 이러한 패리티 위반은 우주 초기 순간의 극심한 인플레이션 기간 동안 미래 은하에만 영향을 미칠 수 있으며, 이는 우주 기원에 대한 빅뱅 이론의 핵심 구성 요소를 확인합니다.
둘째, 패리티 위반도 마찬가지입니다.아마도 우주론에서 가장 중요한 질문인 '왜 존재하는가'에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 것입니다. 반물질보다 물질이 더 많은 이유를 설명하려면 패리티 위반이 필요하기 때문이다. 이것은 은하, 별, 행성 및 생명체가 그러한 방식으로 형성되는 중요한 조건입니다.
“저는 항상 큰 질문에 관심이 있었습니다.우주에 대해 우주의 시작은 무엇입니까? 그것이 발전하는 규칙은 무엇입니까? 왜 아무것도 없고 뭔가만 있는 걸까요? 이 연구는 이러한 중요한 질문을 다루고 있습니다.”라고 새로운 연구를 주도한 플로리다 대학의 천문학 교수인 재커리 슬레피안(Zachary Slepian)은 설명합니다.
패리티 대칭의 기본 아이디어는 방정식이 다음과 같다는 것입니다.물리학자들은 거울 반전 하에서 불변이다. 이는 반응(예: 화학 반응 또는 방사성 붕괴)의 거울상이 반응 자체와 동일한 방식으로 발생한다는 예측으로 이어집니다. 과학자들은 일반적으로 이 특성을 설명하기 위해 손재주라는 용어를 사용합니다. 우리의 왼손과 오른손은 (조건부) 서로의 거울상입니다. 왼손을 오른쪽처럼 보이도록 3차원으로 회전시키는 것은 불가능합니다. 즉, 왼손을 항상 구별할 수 있다는 의미입니다.
대칭을 깨는 것은 다음을 의미합니다.우주는 "왼손잡이" 또는 "오른손잡이" 모양을 선호합니다. 손의 방향, 즉 우주가 선택한 측면을 이해하기 위해 과학자들은 우주에서 가상의 선으로 연결된 네 개의 은하계의 가능한 모든 조합을 상상했습니다. 그들은 거울 이미지를 갖는 가장 단순한 모양인 곡선 피라미드와 유사한 사면체인 3차원 물체를 만들었습니다. 그들은 은하들이 이러한 상상의 형태에서 가장 가깝거나 가장 먼 "파트너"와 어떻게 관련되어 있는지를 기반으로 오른쪽 방향과 왼쪽 방향의 은하 사면체를 식별했습니다.
이를 위해 과학자들은 분석이 필요했습니다.수백만 개의 은하 각각에 대해 수조 개의 가상 사면체를 갖고 있는데 이는 엄청난 수의 조합입니다. “결국 우리는 새로운 수학이 필요하다는 것을 깨달았습니다.”라고 과학자들은 썼습니다.
그래서 그들은 복잡한 수학적 방법을 개발했습니다.합리적인 시간 내에 엄청난 양의 계산을 수행할 수 있게 해주는 공식입니다. 이를 위해서는 여전히 많은 컴퓨팅 성능이 필요했습니다. 이를 위해 과학자들은 HiPerGator 슈퍼컴퓨터를 사용했습니다.
기술적 측면으로 인해 분석이 어렵습니다.우주가 "오른손잡이" 또는 "왼손잡이" 모양을 "선택"하는지 말하지만, 과학자들은 우주가 선호하는 것이 있다는 분명한 증거를 관찰했습니다. 조사 결과의 신뢰도는 7시그마였다. 물리학에서는 시그마 값이 5 이상인 결과는 일반적으로 이 수준에서 무작위 결과가 나올 확률이 너무 작기 때문에 신뢰할 수 있는 것으로 간주됩니다.
과학자들은 이러한 위반 신호를 확신하지만패리티가 없으면 기본 측정의 불확실성이 비대칭성을 설명할 수 있는 가능성이 남아 있습니다. 다행스럽게도 차세대 망원경에서 나온 훨씬 더 큰 은하 샘플은 단 몇 년 안에 이러한 불확실성을 해결하기에 충분한 데이터를 제공할 수 있습니다. 과학자들은 암흑 에너지 분광 장비 망원경 팀의 일원으로 이 새롭고 더욱 신뢰할 수 있는 데이터를 분석할 계획입니다.
대칭적인 우주에서 빅뱅은동일한 양의 물질과 반물질을 생성하여 서로를 파괴하고 별과 행성 없이 우주를 떠날 것입니다.우리는 분명히 우주에 존재하기 때문에 물리학자들은 오랫동안 초기 창조에서 비대칭의 징후를 찾아 왔습니다.
과학자들의 연구 결과는 아직 어떻게 설명할 수 없습니다.우리는 물질이 매우 풍부하다는 사실을 발견했습니다. “어떻게”를 위해서는 우리 우주를 설명하는 표준 모델을 넘어서는 새로운 물리학이 필요할 것입니다. 그러나 새로운 결과는 빅뱅의 초기 순간에 비대칭성이 있었다는 것을 강력하게 시사합니다.
이제 과학자들은 우주의 거울상과 물질 과잉에 대한 선호를 설명할 수 있는 이론을 만들기 위한 경쟁이 시작됩니다.
연구 결과는 두 개의 기사(첫 번째, 두 번째)로 발표되었습니다.
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