Många generationer av vetenskapsmän var övertygade om att fysikens lagar var absolut symmetriska. Symmetri i sig är
Astronomer från University of Florida hittadedet första beviset på det nödvändiga brytandet av symmetri i skapelseögonblicket. De upptäckte att universum vid något tillfälle föredrog en uppsättning former framför sina spegelbilder - en kränkning av symmetri inträffade. Enligt detta koncept var det en mycket kort tid i vårt universums historia när fysikens lagar var väldigt annorlunda än de är idag, och detta fick enorma konsekvenser för universums utveckling.
Som ett resultat drog forskare två huvudsakliga slutsatser:För det första kan denna paritetsöverträdelse endast påverka framtida galaxer under en period av extrem inflation i universums tidigaste ögonblick, vilket bekräftar en central komponent i Big Bang-teorin om kosmos ursprung.
För det andra är paritetskränkning ocksåskulle hjälpa till att besvara den kanske viktigaste frågan inom kosmologi: varför något existerar överhuvudtaget. Detta beror på att paritetsbrott krävs för att förklara varför det finns mer materia än antimateria. Detta är en viktig förutsättning för att galaxer, stjärnor, planeter och liv ska formas som de gör.
”Jag har alltid varit intresserad av stora frågorom universum. Vad är början på universum? Vilka är reglerna för utvecklingen? Varför finns det något och inte ingenting? Det här arbetet tar upp dessa viktiga frågor”, förklarar Zachary Slepian, professor i astronomi vid University of Florida som ledde den nya studien.
Tanken bakom paritetssymmetri är att ekvationernafysiker är oföränderliga under spegelvändning. Detta leder till förutsägelsen att spegelbilden av en reaktion (som en kemisk reaktion eller radioaktivt sönderfall) sker på samma sätt som själva reaktionen. Forskare använder vanligtvis termen handenhet för att beskriva denna egenskap. Våra vänstra och högra händer är spegelbilder av varandra (villkorligt). Det är omöjligt att rotera den vänstra handen i tre dimensioner för att få den att se ut som den högra, vilket gör att de alltid kan skiljas åt.
Att bryta symmetri skulle betyda detUniversum föredrar antingen en "vänsterhänt" eller en "högerhänt" form. För att förstå handenhet, eller den sida som universum har valt, föreställde sig forskarna alla möjliga kombinationer av fyra galaxer sammankopplade med imaginära linjer i rymden. De skapade ett tredimensionellt föremål - en tetraeder som liknar en krökt pyramid - den enklaste formen som har en spegelbild. De identifierade högerhänta och vänsterhänta galaktiska tetraedrar baserat på hur galaxerna var relaterade till deras närmaste och längsta "partners" i dessa imaginära former.
För att göra detta behövde forskare analyserabiljoner imaginära tetraedrar för var och en av miljonerna galaxer det är ett stort antal kombinationer. "Så småningom insåg vi att vi behövde ny matematik", skriver forskarna.
Så de utvecklade komplex matematiskformler som gjorde det möjligt att utföra enorma beräkningar på rimlig tid. Detta krävde fortfarande mycket datorkraft. För detta använde forskare superdatorn HiPerGator.
På grund av tekniska aspekter av analys är det svårtsäga om universum "väljer" "högerhänta" eller "vänsterhänta" former, men forskare har observerat tydliga bevis för att kosmos har preferenser. Tillförlitligheten av fynden var sju sigma. Inom fysiken anses ett resultat med ett sigmavärde på fem eller högre vanligtvis vara tillförlitligt eftersom sannolikheten för ett slumpmässigt resultat på denna nivå är för liten.
Även om forskare är säkra på denna signal om kränkningparitet, är det fortfarande möjligt att osäkerheten i de underliggande mätningarna kan förklara asymmetrin. Lyckligtvis kan mycket större prover av galaxer från nästa generations teleskop ge tillräckligt med data för att lösa dessa osäkerheter på bara några år. Forskare planerar att analysera denna nya, mer tillförlitliga data som en del av Dark Energy Spectroscopic Instrument-teleskopteamet.
I ett symmetriskt universum skulle Big Bang haskapa lika mängder materia och antimateria, som skulle förstöra varandra och lämna kosmos utan stjärnor och planeter.Eftersom vi uppenbarligen finns i universum har fysiker länge letat efter några tecken på asymmetri i den tidiga skapelsen.
Forskarnas resultat kan ännu inte förklara hurvi befann oss med ett sådant kritiskt överflöd av materia. "Hur" kommer att kräva ny fysik bortom standardmodellen, vilket förklarar vårt universum. Men nya resultat tyder starkt på att det fanns en asymmetri i de tidigaste ögonblicken av Big Bang.
Nu börjar loppet för forskare att skapa en teori som kan förklara preferensen för spegelbilder av universum och överskottet av materia.
Resultaten av studien publicerades i två artiklar (första, andra).
Läs mer:
Äldsta kyrilliska text som någonsin hittats
"Webb" hittade spår av otroligt stora stjärnor: de dog i universums gryning
Konstiga ljud inspelade i jordens stratosfär: hur forskare försöker förstå deras natur
Omslagsillustration: MaxPixels bidragsgivare| Källa: https://www.maxpixel.net/photo-5944353