Pariteedi rikkumisega seotud galaktikate tetraeedrite sümmeetria purunemine – füüsikamaailm

USA astronoomid on avastanud ootamatu asümmeetria sadade miljonite valgusega galaktikate suhtelistes positsioonides-aastate vahega. Nähtust võib seletada loodusseaduste sümmeetria katkemisega, mis arvatavasti toimus vahetult pärast Suurt Pauku. Selle tulemusena võib vaatlus aidata selgitada, miks vaadeldavas universumis näib olevat palju rohkem ainet kui antiainet.

Avastus tehti, analüüsides enam kui miljoni galaktika andmebaasi, mida vaadeldi Barüoni ostsillatsioonispektroskoopiline uuring (ÜLEMUS). Uurimise viis läbi Jiamin Hou ja Zachary Slepian Florida ülikoolis ja Robert Cahn Californias Lawrence Berkeley riiklikus laboris, kes leidis ootamatu mustri.

Vaatlus on seotud pariteedi sümmeetriaga, mis kehtib osakeste füüsika standardmudeli elektromagnetiliste ja gravitatsiooniliste pikamaa interaktsioonide kohta. Paarsus eeldab, et füüsiline süsteem käitub samamoodi nagu selle peegelpilt. Näiteks inimkäed on üksteise peegelpildid, kuid füüsikaseadused kehtivad võrdselt nii paremale kui ka vasakule käele.

Pariteedi rikkumine

Mikroskoopilises maailmas võib pariteedi sümmeetriat rikkuda nõrk interaktsioon ja võib-olla ka tugev interaktsioon - mis mõlemad toimivad väga väikeste vahemaade tagant.

Kolmik uuris pariteedi sümmeetriat väga suurel skaalal, tõmmates jooned galaktikate neliku vahele, mida eraldab 65–500 miljoni valguse vaheline kaugus.-aastat. Nagu nad näitasid hiljutises artiklis Physical Review Letters, saab selle harjutusega loodud tetraeedreid seejärel analüüsida, et leida tõendeid pariteedi rikkumise kohta.

Nüüd teatavad nad sellise uuringu tulemustest, mida Slepian kirjeldab kui "tohutut üllatust".

Meeskond määratles parem- ja vasakukäelised galaktika tetraeedrid selle põhjal, kuidas galaktikad olid ühendatud nende lähimate ja kaugemate partneritega. Nad leidsid, et ühte tüüpi kätega galaktikaid oli oluliselt rohkem kui teist.

Galaktilised tetraeedrid

"Iga konkreetse galaktika jaotuse korral eeldame, et parve on iga galaktika ümber pöörlemisel muutumatu," selgitab Slepian. „Niisiis, kui ma istun ühes galaktikas, peaksin nägema, et klastrite muster on keskmiselt sama, kuhu iganes ma pead pööran ja vaatan. Selle asemel näeme nende peegelpiltide kohal liigset tetraeedrit.

Vaatamata mõju tugevusele jääb selle käelisuse põhjus saladuseks. Gravitatsioon on ainus teadaolev jõud, mis võib toimida galaktikaid eraldavatel tohututel vahemaadel, ja see ei tohiks rikkuda pariteeti. Selle asemel ütleb Slepian, et asümmeetria "peab jääma universumi ajalukku isegi varem, kui mängus olid teised jõud".

See viib meid tagasi kosmilise inflatsiooni perioodi, mis toimus umbes 10^-33 s pärast Suurt Pauku. Sel hetkel koges universum lühikest ülikiire paisumise perioodi. Füüsikud usuvad, et inflatsiooni ajal esinevad kvantkõikumised on sellest ajast alates laienenud ja muutunud universumi suuremahuliseks struktuuriks. Seetõttu võib inflatsiooni ajal esinev pariteedi rikkumine jääda jälje galaktikate jaotumisse universumis 13.7 miljardit aastat hiljem.

 Selle pariteedi rikkumise päritolu on teadmata. "See võis olla uus jõud või uus osake, mis sel ajal toimis kvantskaalal," ütleb Slepian.

Antiaine puudu

See potentsiaalne pariteedi rikkumise jälgimine galaktikate jaotumises on põnev uudis. Lisaks tavamudelist kaugemale jääva füüsika olemasolule viitamisele võib see aidata lahendada ka teise füüsika sügavaima müsteeriumi: miks on universumis palju rohkem ainet kui antiainet.

Standardmudel ennustab, et Suures Paugus oleks pidanud moodustuma võrdses koguses ainet ja antiainet. Kui see oleks juhtunud, oleksid mateeria ja antiaine teineteist hävitanud, jätmata universumile kumbagi. Meie õnneks näib, et ainet on jäänud üleliigselt – seda nähtust nimetatakse barüogeneesiks.

Võimalik, et selle viimase astronoomilise vaatluseni viinud pariteedi rikkumise põhjustanud mehhanism võib olla seotud ka barüogeneesiga.

Viies jõud võiks seletada kääbusgalaktikate mõistatuslikke orbiite

"Pariteedi rikkumist võivad põhjustada mitmed mehhanismid, mis kõik on üsna spekulatiivsed," ütleb Slepian. Ta tsiteerib hüpoteetilisi osakesi, mida nimetatakse aksioonideks, või ühte põhijõudu, mis Suure Paugu kõrgetes energiates erinevalt käitub. "Kuigi pole garanteeritud, et mis tahes mehhanism, mis galaktikates pariteedi rikkumist põhjustab, võib samuti seletada barügeneesi, arvan, et seos võib kindlasti olla."

Kuigi selle galaktilise asümmeetria olemasolu ei ole kahtlusteta kindlaks tehtud, pakuvad leiud kindlaid tõendeid inflatsiooni ja füüsika kohta väljaspool standardmudelit. Siiski võib vaatluse põhjuseks olla andmete süstemaatiline viga. "Ma tunnen end palju paremini, kui sama signaali nähakse erinevas andmestikus, mis on võetud erineva tarkvara ja erinevate inimestega, " ütleb Slepian.

Slepian, Hou ja Cahn on kõik teadusmeeskonna liikmed Tumeenergia spektroskoopiline instrument (DESI) Kitt Peaki riiklikus vaatluskeskuses. See jälgib enam kui 35 miljonit galaktikat ja kolmik kavatseb kasutada DESI-d, et teha oma leidude kinnitamiseks täiendavaid vaatlusi.

Tulemusi kirjeldatakse artiklis Kuningliku astronoomiaühingu igakuised teated.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• EVM Finance. Detsentraliseeritud rahanduse ühtne liides. Juurdepääs siia.
• Quantum Media Group. IR/PR võimendatud. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 andmete luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/symmetry-breaking-in-galactic-tetrahedrons-linked-to-parity-violation/