Багато поколінь вчених були впевнені, що закони фізики абсолютно симетричні. Сама по собі симетрія - це
Астрономи з Університету Флориди знайшлиперше свідчення необхідного порушення симетрії в момент створення. Вони виявили, що Всесвіт в якийсь момент віддав перевагу одному набору форм їхнім дзеркальним зображенням — відбулося порушення симетрії. Відповідно до цієї концепції, історія нашого Всесвіту був дуже короткий час, коли закони фізики були зовсім іншими, ніж сьогодні, і це мало величезні наслідки для еволюції Всесвіту.
В результаті вчені зробили два основні висновки:по-перше, це порушення парності могло відбитися на майбутніх галактиках тільки в період екстремальної інфляції в ранні моменти існування Всесвіту, підтверджуючи центральний компонент теорії Великого вибуху про походження космосу.
По-друге, порушення парності такождопомогло б відповісти, можливо, на найважливіше питання космології: чому взагалі щось існує. Це пов'язано з тим, що для пояснення того, чому матерії більше, ніж антиматерії, потрібне порушення парності. Це є важливою умовою для формування галактик, зірок, планет і життя таким чином, як вони є.
«Мене завжди цікавили великі питанняпро & Всесвіту. Який початок Всесвіту? Які правила, за якими вона розвивається? Чому існує щось, а не ніщо? Ця робота присвячена цим важливим питанням», — пояснює Закарі Слєпян, професор астрономії Університету Флориди, який керував новим дослідженням.
Ідея симетрії парності в тому, що рівнянняфізики інваріантні щодо дзеркальної інверсії. Це веде до передбачення того, що дзеркальне зображення реакції (наприклад, хімічної реакції або радіоактивного розпаду) відбувається так само, як і сама реакція. Вчені зазвичай використовують термін handedness (від англ. hand рука) для опису цієї риси. Наші ліва і права руки є дзеркальними відображеннями один одного (умовно). Неможливо повернути ліву руку в трьох вимірах, щоб вона виглядала як права, а це означає, що їх завжди можна відрізнити один від одного.
Порушення симетрії означало б, щоВсесвіт віддає перевагу або «лівосторонній», або «правосторонній» формі. Щоб зрозуміти handedness або бік, який вибрав Всесвіт, вчені представили всі можливі комбінації чотирьох галактик, з'єднаних уявними лініями в просторі. Вони створили тривимірний об'єкт - тетраедр, схожий на криву піраміду - найпростішу форму, у якої є дзеркальне відображення. Вони визначили праві і ліві галактичні тетраедри на основі того, як галактики були пов'язані з найближчими і найдальшими «партнерами» в цих уявних формах.
Для цього вченим потрібно було проаналізуватитрильйони уявних тетраедрів для кожної з мільйонів галактик - це величезна кількість комбінацій. «Наприкінці кінців ми зрозуміли, що нам потрібна нова математика», — пишуть вчені.
Тому вони розробили складні математичніформули, які дозволили виконувати величезні обчислення в розумні терміни. Це, як і раніше, вимагало великих обчислювальних потужностей. Для цього вчені використали суперкомп'ютер HiPerGator.
Через технічні аспекти аналізу важкосказати, «вибрала» чи Всесвіт «правосторонні» або «лівосторонні» форми, але вчені спостерігали явні докази того, що у космосу все є переваги. Достовірність висновків становила сім сигм. В фізиці результат зі значенням сигми п'ять або вище зазвичай вважається надійним, тому що ймовірність випадкового результату на цьому рівні занадто мала.
Хоча вчені впевнені в цьому сигналі порушенняпарності, залишається можливим, що невизначеність в основних вимірах може пояснити асиметрію. На щастя, набагато більші вибірки галактик з телескопів наступного покоління можуть надати достатньо даних, щоб усунути ці невизначеності всього за кілька років. Вчені планують провести аналіз цих нових, більш надійних даних у складі команди телескопа Dark Energy Spectroscopic Instrument.
У симетричному Всесвіті Великий вибух повинен бувстворити рівну кількість матерії та антиматерії, які знищили б один одного і залишили б космос без зірок і планет. Оскільки ми явно існуємо у Всесвіті, фізики довго шукали якісь ознаки асиметрії в ранньому створенні.
Висновки вчених поки не можуть пояснити, якми виявилися з таким критичним достатком матерії. «Як» вимагатиме нової фізики, що виходить за рамки Стандартної моделі, яка пояснює наш Всесвіт. Але нові результати переконливо свідчать про те, що в ранні моменти Великого вибуху існувала асиметрія.
Зараз починається гонка вчених за створення теорії, яка може пояснити перевагу дзеркального відображення Всесвіту і надлишок матерії.
Результати дослідження опубліковані у двох статтях (перша, друга).
Читати далі:
Знайдено найстаріший кириличний текст з будь-коли знайдених
«Вебб» знайшов сліди неймовірно величезних зірок: вони загинули на зорі Всесвіту
Дивні звуки зафіксували у стратосфері Землі: як вчені намагаються зрозуміти їхню природу
Ілюстрація на обкладинці: MaxPixel’s contributors |Джерело: https://www.maxpixel.net/photo-5944353