นักวิทยาศาสตร์หลายรุ่นมั่นใจว่ากฎของฟิสิกส์มีความสมมาตรอย่างยิ่ง สมมาตรนั่นเอง
นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาพบว่าหลักฐานแรกของการทำลายความสมมาตรที่จำเป็นในขณะที่สร้าง พวกเขาค้นพบว่า ณ จุดหนึ่งจักรวาลชอบรูปทรงชุดหนึ่งมากกว่าภาพสะท้อนในกระจก - เกิดการละเมิดความสมมาตร ตามแนวคิดนี้ มีช่วงเวลาสั้นมากในประวัติศาสตร์ของจักรวาลของเราที่กฎของฟิสิกส์แตกต่างไปจากที่เป็นอยู่ในปัจจุบันอย่างมาก และสิ่งนี้มีผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อการวิวัฒนาการของจักรวาล
เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปหลักสองประการ:ประการแรก การละเมิดความเท่าเทียมกันนี้อาจส่งผลกระทบต่อกาแลคซีในอนาคตในช่วงเวลาที่มีการพองตัวอย่างรุนแรงในช่วงแรกสุดของจักรวาล ซึ่งเป็นการยืนยันองค์ประกอบสำคัญของทฤษฎีบิ๊กแบงเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาล
ประการที่สอง การละเมิดความเท่าเทียมกันก็เช่นกันอาจช่วยตอบคำถามที่สำคัญที่สุดในจักรวาลวิทยา: เหตุใดจึงมีสิ่งใดอยู่เลย เนื่องจากจำเป็นต้องมีการละเมิดความเท่าเทียมกันเพื่ออธิบายว่าทำไมจึงมีสสารมากกว่าปฏิสสาร นี่เป็นเงื่อนไขที่สำคัญสำหรับกาแลคซี ดวงดาว ดาวเคราะห์ และชีวิตในการก่อตัวในลักษณะที่พวกมันเกิดขึ้น
“ฉันสนใจคำถามสำคัญๆ มาโดยตลอดเกี่ยวกับจักรวาล จุดเริ่มต้นของจักรวาลคืออะไร? มีกฎอะไรบ้างที่พัฒนาขึ้น? ทำไมถึงมีบางอย่างและไม่มีอะไรเลย? งานนี้ตอบคำถามที่สำคัญเหล่านี้” Zachary Slepian ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยฟลอริดาซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาครั้งใหม่อธิบาย
แนวคิดเบื้องหลังความสมมาตรของพาริตีก็คือสมการนักฟิสิกส์จะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การผกผันของกระจก สิ่งนี้นำไปสู่การทำนายว่าภาพสะท้อนในกระจกของปฏิกิริยา (เช่น ปฏิกิริยาเคมีหรือการสลายกัมมันตภาพรังสี) เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับตัวปฏิกิริยาเอง นักวิทยาศาสตร์มักใช้คำว่า handedness เพื่ออธิบายลักษณะนี้ มือซ้ายและขวาของเราเป็นภาพสะท้อนของกันและกัน (ตามเงื่อนไข) เป็นไปไม่ได้ที่จะหมุนมือซ้ายเป็นสามมิติเพื่อให้ดูเหมือนมือขวา ซึ่งหมายความว่าสามารถแยกมือซ้ายออกจากกันได้ตลอดเวลา
การทำลายความสมมาตรจะหมายความเช่นนั้นจักรวาลชอบรูปทรง "ถนัดซ้าย" หรือ "ถนัดขวา" เพื่อทำความเข้าใจความถนัดหรือด้านที่จักรวาลเลือก นักวิทยาศาสตร์ได้จินตนาการถึงการรวมกันที่เป็นไปได้ทั้งหมดของกาแลคซีทั้งสี่ที่เชื่อมต่อกันด้วยเส้นจินตภาพในอวกาศ พวกเขาสร้างวัตถุสามมิติขึ้นมา ซึ่งเป็นรูปทรงจัตุรมุขที่คล้ายกับปิรามิดโค้ง ซึ่งเป็นรูปทรงที่ง่ายที่สุดที่มีภาพสะท้อนในกระจก พวกเขาระบุกาแล็กซีจัตุรมุขทางขวาและทางซ้ายโดยพิจารณาจากความสัมพันธ์ระหว่างกาแลคซีกับ "คู่หู" ที่ใกล้ที่สุดและไกลที่สุดในรูปทรงจินตนาการเหล่านี้
เพื่อที่จะทำสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องวิเคราะห์จัตุรมุขในจินตนาการจำนวนหลายล้านล้านรูปสำหรับกาแลคซีแต่ละล้านแห่ง ซึ่งเป็นจำนวนที่มากในการรวมกัน “ในที่สุดเราก็ตระหนักว่าเราต้องการคณิตศาสตร์ใหม่ๆ” นักวิทยาศาสตร์เขียน
ดังนั้นพวกเขาจึงพัฒนาคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนขึ้นมาสูตรที่ทำให้สามารถคำนวณจำนวนมากได้ในเวลาอันสมควร สิ่งนี้ยังคงต้องใช้พลังการประมวลผลจำนวนมาก ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ HiPerGator
เนื่องจากการวิเคราะห์ทางเทคนิคเป็นเรื่องยากบอกว่าจักรวาล "เลือก" รูปร่าง "ถนัดขวา" หรือ "ถนัดซ้าย" แต่นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตหลักฐานที่ชัดเจนว่าจักรวาลมีความชอบมากกว่า ความน่าเชื่อถือของการค้นพบคือเจ็ดซิกม่า ในวิชาฟิสิกส์ ผลลัพธ์ที่มีค่าซิกมาตั้งแต่ 5 ขึ้นไปมักจะถือว่าเชื่อถือได้ เนื่องจากความน่าจะเป็นของผลลัพธ์แบบสุ่มในระดับนี้น้อยเกินไป
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะมั่นใจในสัญญาณการละเมิดนี้ความเท่าเทียมกัน ยังคงเป็นไปได้ที่ความไม่แน่นอนในการวัดพื้นฐานสามารถอธิบายความไม่สมดุลได้ โชคดีที่ตัวอย่างกาแลคซีที่มีขนาดใหญ่กว่ามากจากกล้องโทรทรรศน์ยุคหน้าอาจให้ข้อมูลเพียงพอที่จะแก้ไขความไม่แน่นอนเหล่านี้ได้ในเวลาเพียงไม่กี่ปี นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะวิเคราะห์ข้อมูลใหม่ที่เชื่อถือได้มากขึ้นนี้โดยเป็นส่วนหนึ่งของทีมกล้องโทรทรรศน์เครื่องมือสเปกโทรสโกปีพลังงานมืด
ในจักรวาลสมมาตร บิกแบงน่าจะเกิดขึ้นสร้างสสารและปฏิสสารในปริมาณเท่ากัน ซึ่งจะทำลายซึ่งกันและกันและออกจากจักรวาลโดยไม่มีดวงดาวและดาวเคราะห์ เนื่องจากเรามีอยู่ในจักรวาลอย่างชัดเจน นักฟิสิกส์จึงมองหาสัญญาณของความไม่สมดุลในการสร้างในยุคแรก ๆ มานานแล้ว
การค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นอย่างไรเราพบว่าตัวเองมีสสารวิกฤตมากมายเช่นนี้ “วิธีการ” จะต้องอาศัยฟิสิกส์ใหม่นอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐาน ซึ่งอธิบายจักรวาลของเรา แต่ผลลัพธ์ใหม่ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่ามีความไม่สมดุลในช่วงแรกสุดของบิกแบง
ขณะนี้ การแข่งขันเริ่มต้นขึ้นสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการสร้างทฤษฎีที่สามารถอธิบายความพึงพอใจต่อภาพสะท้อนในกระจกของจักรวาลและสสารส่วนเกินได้
ผลการศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในสองบทความ (ที่หนึ่ง, ที่สอง)
อ่านเพิ่มเติม:
ข้อความซีริลลิกที่เก่าแก่ที่สุดที่เคยพบ
"เวบบ์" พบร่องรอยของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ พวกมันตายในรุ่งอรุณของเอกภพ
เสียงประหลาดที่บันทึกไว้ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ของโลก: นักวิทยาศาสตร์พยายามเข้าใจธรรมชาติของมันอย่างไร
ภาพประกอบหน้าปก: ผู้ร่วมให้ข้อมูลของ MaxPixel| ที่มา: https://www.maxpixel.net/photo-5944353