Daudzas zinātnieku paaudzes bija pārliecinātas, ka fizikas likumi ir absolūti simetriski. Simetrija pati par sevi ir
Astronomi no Floridas universitātes atradapirmās liecības par nepieciešamo simetrijas pārrāvumu radīšanas brīdī. Viņi atklāja, ka Visums kādā brīdī deva priekšroku vienai formu kopai, nevis spoguļattēliem - notika simetrijas pārkāpums. Saskaņā ar šo koncepciju mūsu Visuma vēsturē bija ļoti īss laiks, kad fizikas likumi bija ļoti atšķirīgi no šodienas, un tam bija milzīgas sekas uz Visuma attīstību.
Rezultātā zinātnieki izdarīja divus galvenos secinājumus:Pirmkārt, šis paritātes pārkāpums varētu ietekmēt nākotnes galaktikas tikai ārkārtējas inflācijas periodā Visuma agrākajos mirkļos, apstiprinot Kosmosa izcelsmes Lielā sprādziena teorijas galveno sastāvdaļu.
Otrkārt, ir arī paritātes pārkāpumspalīdzētu atbildēt uz, iespējams, vissvarīgāko jautājumu kosmoloģijā: kāpēc kaut kas vispār pastāv. Tas ir tāpēc, ka paritātes pārkāpums ir nepieciešams, lai izskaidrotu, kāpēc matērijas ir vairāk nekā antimatērijas. Tas ir svarīgs nosacījums, lai galaktikas, zvaigznes, planētas un dzīvība veidotos tā, kā tās veido.
“Mani vienmēr ir interesējuši lieli jautājumipar Visumu. Kāds ir Visuma sākums? Kādi ir noteikumi, pēc kuriem tas attīstās? Kāpēc ir kaut kas un nav nekas? Šis darbs pievēršas šiem svarīgajiem jautājumiem, ”skaidro Zaharijs Slepians, Floridas Universitātes astronomijas profesors, kurš vadīja jauno pētījumu.
Paritātes simetrijas ideja ir tāda, ka vienādojumifiziķi ir nemainīgi spoguļa inversijā. Tas noved pie prognozes, ka reakcijas (piemēram, ķīmiskās reakcijas vai radioaktīvās sabrukšanas) spoguļattēls notiek tāpat kā pati reakcija. Zinātnieki parasti izmanto terminu roku, lai aprakstītu šo iezīmi. Mūsu kreisā un labā roka ir viens otra spoguļattēli (nosacīti). Kreiso roku nav iespējams pagriezt trīs dimensijās, lai tā izskatītos kā labā, kas nozīmē, ka tās vienmēr var atšķirt.
Simetrijas pārkāpšana to nozīmētuVisums dod priekšroku “kreiļas” vai “labās rokas” formai. Lai saprastu roku jeb Visuma izvēlēto pusi, zinātnieki iztēlojās visas iespējamās četru galaktiku kombinācijas, kuras kosmosā savieno iedomātas līnijas. Viņi izveidoja trīsdimensiju objektu — izliektai piramīdai līdzīgu tetraedru — visvienkāršāko formu, kam ir spoguļattēls. Viņi identificēja labās un kreisās puses galaktikas tetraedrus, pamatojoties uz to, kā galaktikas bija saistītas ar to tuvākajiem un tālākajiem "partneriem" šajās iedomātajās formās.
Lai to izdarītu, zinātniekiem bija jāveic analīzetriljoniem iedomātu tetraedru katrai no miljoniem galaktiku tas ir milzīgs kombināciju skaits. "Galu galā mēs sapratām, ka mums ir vajadzīga jauna matemātika," raksta zinātnieki.
Tāpēc viņi izstrādāja sarežģītu matemātikuformulas, kas ļāva saprātīgā laikā veikt milzīgus aprēķinus. Tas joprojām prasīja lielu skaitļošanas jaudu. Šim nolūkam zinātnieki izmantoja HiPerGator superdatoru.
Analīzes tehnisko aspektu dēļ tas ir sarežģītisakiet, vai Visums “izvēlas” “labroču” vai “kreiso” formas, taču zinātnieki ir novērojuši skaidrus pierādījumus tam, ka kosmosam ir priekšroka. Rezultātu ticamība bija septiņas sigmas. Fizikā rezultāts ar sigmas vērtību pieci vai lielāku parasti tiek uzskatīts par ticamu, jo nejauša rezultāta iespējamība šajā līmenī ir pārāk maza.
Lai gan zinātnieki ir pārliecināti par šo pārkāpuma signāluparitāti, joprojām ir iespējams, ka nenoteiktība pamatā esošajos mērījumos varētu izskaidrot asimetriju. Par laimi, daudz lielāki galaktiku paraugi no nākamās paaudzes teleskopiem var sniegt pietiekami daudz datu, lai atrisinātu šīs neskaidrības tikai dažu gadu laikā. Zinātnieki plāno analizēt šos jaunos, uzticamākos datus kā daļu no Dark Energy Spectroscopic Instrument teleskopa komandas.
Simetriskā Visumā Lielais sprādziens būtu noticisradīt vienādu daudzumu matērijas un antimatērijas, kas iznīcinātu viens otru un atstātu kosmosu bez zvaigznēm un planētām. Tā kā mēs nepārprotami eksistējam Visumā, fiziķi jau sen ir meklējuši dažas asimetrijas pazīmes agrīnā radīšanā.
Zinātnieku atklājumi vēl nevar izskaidrot, kāmēs atradām sev tik kritisku matērijas pārpilnību. “Kā” būs nepieciešama jauna fizika ārpus standarta modeļa, kas izskaidro mūsu Visumu. Taču jaunie rezultāti pārliecinoši liecina, ka Lielā sprādziena pirmajos brīžos pastāvēja asimetrija.
Tagad sākas zinātnieku sacīkstes, lai radītu teoriju, kas varētu izskaidrot Visuma spoguļattēlu izvēli un matērijas pārpalikumu.
Pētījuma rezultāti tika publicēti divos rakstos (pirmajā, otrajā).
Lasīt vairāk:
Ir atrasts vecākais jebkad atrastais kirilicas teksts.
"Web" atrada neticami milzīgu zvaigžņu pēdas: tās nomira Visuma rītausmā
Dīvainas skaņas, kas ierakstītas Zemes stratosfērā: kā zinātnieki cenšas izprast to dabu
Vāka ilustrācija: MaxPixel līdzstrādnieki| Avots: https://www.maxpixel.net/photo-5944353