Muitas gerações de cientistas estavam confiantes de que as leis da física eram absolutamente simétricas. A simetria em si é
Astrônomos da Universidade da Flórida descobrirama primeira evidência da necessária quebra de simetria no momento da criação. Eles descobriram que o Universo, em algum momento, preferia um conjunto de formas às suas imagens espelhadas - ocorreu uma violação da simetria. De acordo com este conceito, houve um período muito curto na história do nosso Universo em que as leis da física eram muito diferentes das de hoje, e isto teve enormes consequências para a evolução do Universo.
Como resultado, os cientistas tiraram duas conclusões principais:Primeiro, esta violação de paridade só poderia afectar futuras galáxias durante um período de inflação extrema nos primeiros momentos do universo, confirmando um componente central da teoria do Big Bang sobre as origens do cosmos.
Em segundo lugar, a violação da paridade também éajudaria a responder talvez à questão mais importante da cosmologia: por que alguma coisa existe. Isso ocorre porque a violação da paridade é necessária para explicar por que há mais matéria do que antimatéria. Esta é uma condição importante para que galáxias, estrelas, planetas e vida se formem da maneira que se formam.
“Sempre me interessei por grandes questõessobre o Universo. Qual é o começo do Universo? Quais são as regras pelas quais ele se desenvolve? Por que existe algo e não nada? Este trabalho aborda estas questões importantes”, explica Zachary Slepian, professor de astronomia na Universidade da Florida que liderou o novo estudo.
A ideia por trás da simetria de paridade é que as equaçõesos físicos são invariantes sob a inversão do espelho. Isto leva à previsão de que a imagem espelhada de uma reação (como uma reação química ou decaimento radioativo) ocorre da mesma maneira que a própria reação. Os cientistas costumam usar o termo lateralidade para descrever essa característica. Nossas mãos esquerda e direita são imagens espelhadas uma da outra (condicionalmente). É impossível girar a mão esquerda em três dimensões para fazê-la parecer com a direita, o que significa que elas sempre podem ser diferenciadas.
Quebrar a simetria significaria queO Universo prefere uma forma "canhota" ou "destra". Para compreender a lateralidade, ou o lado que o Universo escolheu, os cientistas imaginaram todas as combinações possíveis de quatro galáxias ligadas por linhas imaginárias no espaço. Eles criaram um objeto tridimensional – um tetraedro semelhante a uma pirâmide curva – a forma mais simples que possui uma imagem espelhada. Eles identificaram tetraedros galácticos destros e canhotos com base em como as galáxias estavam relacionadas com seus “parceiros” mais próximos e mais distantes nessas formas imaginárias.
Para fazer isso, os cientistas precisaram analisartrilhões de tetraedros imaginários para cada um dos milhões de galáxias, o que representa um grande número de combinações. “Eventualmente percebemos que precisávamos de uma nova matemática”, escrevem os cientistas.
Então eles desenvolveram matemática complexafórmulas que possibilitaram realizar grandes cálculos em um tempo razoável. Isso ainda exigia muito poder de computação. Para isso, os cientistas utilizaram o supercomputador HiPerGator.
Devido a aspectos técnicos de análise é difícildizer se o Universo “escolhe” formas “destras” ou “canhotas”, mas os cientistas observaram evidências claras de que o cosmos tem preferências. A confiabilidade dos resultados foi de sete sigma. Na física, um resultado com um valor sigma de cinco ou superior é geralmente considerado confiável porque a probabilidade de um resultado aleatório neste nível é muito pequena.
Embora os cientistas estejam confiantes neste sinal de violaçãoparidade, continua a ser possível que a incerteza nas medições subjacentes possa explicar a assimetria. Felizmente, amostras muito maiores de galáxias obtidas com telescópios da próxima geração poderão fornecer dados suficientes para resolver estas incertezas em apenas alguns anos. Os cientistas planejam analisar esses dados novos e mais confiáveis como parte da equipe do telescópio Dark Energy Spectroscopic Instrument.
Num Universo simétrico, o Big Bang teriacriar quantidades iguais de matéria e antimatéria, que se destruiriam e deixariam o cosmos sem estrelas e planetas.Como existimos claramente no Universo, os físicos há muito procuram alguns sinais de assimetria na criação inicial.
As descobertas dos cientistas ainda não conseguem explicar comonos encontramos com uma abundância crítica de matéria. O “como” exigirá uma nova física além do Modelo Padrão, que explica o nosso Universo. Mas novos resultados sugerem fortemente que houve uma assimetria nos primeiros momentos do Big Bang.
Agora começa a corrida para que os cientistas criem uma teoria que possa explicar a preferência por imagens espelhadas do Universo e o excesso de matéria.
Os resultados do estudo foram publicados em dois artigos (primeiro, segundo).
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