Szimmetriatörés a „galaktikus tetraéderekben” a paritássértés miatt – Fizika világa

Szimmetriatörés a „galaktikus tetraéderekben” a paritássértés miatt – Fizika világa

Időbélyeg: 13. június 2023. 9:58

JWST galaxisok
Paritássértés: galaxisok felvétele a James Webb Űrteleszkóppal. A csillagászok bizonyítékot találtak arra, hogy a korai univerzum paritássértése hatással van a galaxisok mai eloszlására. (Jóvolt: NASA/ESA/CSA/JWST)

Az amerikai csillagászok váratlan aszimmetriát fedeztek fel a több százmillió fényből álló galaxisok relatív helyzetében-év különbséggel. A jelenség a természeti törvények szimmetriájának megtörésével magyarázható, amelyről azt feltételezik, hogy röviddel az Ősrobbanás után következett be. Ennek eredményeként a megfigyelés segíthet megmagyarázni, miért tűnik úgy, hogy sokkal több az anyag, mint az antianyag a megfigyelhető univerzumban.

A felfedezés egy több mint egymillió galaxis által megfigyelt adatbázis elemzésével történt Baryonoszcillációs spektroszkópiai felmérés (FŐNÖK). A kutatást végezte Jiamin Hou és a Zachary Slepian a Floridai Egyetemen, és Robert Cahn a kaliforniai Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban, aki megtalálta a váratlan mintát.

A megfigyelés a paritásszimmetriával kapcsolatos, amely a nagy hatótávolságú elektromágneses és gravitációs kölcsönhatásokra vonatkozik a részecskefizikai standard modellben. A paritás megköveteli, hogy egy fizikai rendszer ugyanúgy viselkedjen, mint a tükörképe. Az emberi kezek például egymás tükörképei, de a fizika törvényei egyformán érvényesek a jobb és a bal kezekre.

Paritássértés

A mikroszkopikus világban azonban a paritásszimmetriát megsértheti a gyenge kölcsönhatás, esetleg az erős kölcsönhatás – mindkettő nagyon kis távolságra hat.

A trió nagyon nagy léptékben tárta fel a paritásszimmetriát úgy, hogy vonalakat rajzolt a galaxisok négyesei közé, amelyeket 65 millió és 500 millió közötti távolság választ el egymástól.-évek. Amint azt egy nemrégiben megjelent cikkben mutatták be Fizikai áttekintés betűk, az ezzel a gyakorlattal létrehozott tetraédereket azután elemezhetjük a paritássértés bizonyítékaként.

Most egy ilyen tanulmány eredményéről számolnak be, amelyet Slepian „hatalmas meglepetésként” ír le.

A csapat a jobb- és balkezes galaktikus tetraédereket az alapján határozta meg, hogy a galaxisok hogyan kapcsolódtak legközelebbi és legtávolabbi partnereikkel. Megállapították, hogy lényegesen több olyan galaxis létezik, amelyeknek egyik típusa van, mint a másik.

Galaktikus tetraéderek

„Bármely adott galaxiseloszlás esetén feltételezzük, hogy a klaszterezés invariáns bármely galaxis körüli forgás során” – magyarázza Slepian. „Tehát, ha egy galaxisban ülök, látnom kell, hogy a klaszterezési mintázat átlagosan ugyanaz, bármerre forgatom a fejem és nézem. Ehelyett azonban a tetraéder túlsúlyát látjuk a tükörképeik felett.

A hatás erőssége ellenére ennek a kezességnek az oka továbbra is rejtély. A gravitáció az egyetlen ismert erő, amely képes hatni a galaxisokat elválasztó hatalmas távolságokon, és nem szabad megsértenie a paritást. Ehelyett Slepian azt mondja, hogy az aszimmetria „még korábban is bevésődött az univerzum történetébe, amikor más erők is szerepet játszottak”.

Ez egészen a kozmikus infláció időszakába visz vissza minket, ami körülbelül 10-én következett be-33 s az Ősrobbanás után. Ezen a ponton az univerzum egy rövid, rendkívül gyors tágulási perióduson ment keresztül. A fizikusok úgy vélik, hogy az infláció során fellépő kvantumingadozások azóta kiterjedtek, és a világegyetem nagyméretű szerkezetévé váltak. Ezért 13.7 milliárd évvel később az infláció során előforduló bármely paritássértés belenyomódhat abba, hogyan oszlanak meg a galaxisok az univerzumban.

 Ennek a paritássértésnek az eredete továbbra is ismeretlen. „Ez egy új erő vagy egy új részecske lehetett, amely akkoriban kvantumskálán hatott” – mondja Slepian.

Hiányzik az antianyag

A galaxisok eloszlásában tapasztalható paritássértés lehetséges megfigyelése izgalmas hír. Amellett, hogy felveti a fizika létezését a Standard Modellen túl, segíthet megfejteni a fizika másik legmélyebb rejtélyét is: miért van sokkal több anyag, mint antianyag a világegyetemben.

A Standard Modell azt jósolja, hogy az ősrobbanás során azonos mennyiségű anyagnak és antianyagnak kellett volna képződnie. Ha ez megtörtént volna, az anyag és az antianyag megsemmisítette volna egymást, és az univerzumot egyikkel sem hagyták volna el. Szerencsére úgy tűnik, hogy túl sok anyag maradt vissza – ezt a jelenséget bariogenezisnek hívják.

Lehetséges, hogy a legutóbbi csillagászati ​​megfigyeléshez vezető paritássértést okozó mechanizmus a bariogenezishez is kapcsolódik.

„Számos olyan mechanizmus létezik, amely paritássértést okozhat, és mindegyik meglehetősen spekulatív” – mondja Slepian. Hipotetikus részecskéket idéz, amelyeket axionoknak neveznek, vagy az egyik alapvető erőt, amely az Ősrobbanás nagy energiáiban másként viselkedik. "Bár nem garantált, hogy a galaxisokban ezt a paritássértést előidéző ​​mechanizmus is megmagyarázhatja a bariogenezist, úgy gondolom, hogy minden bizonnyal lehet kapcsolat."

Bár ennek a galaktikus aszimmetriának a létezését minden kétséget kizáróan nem igazolták, az eredmények erős bizonyítékot szolgáltatnak az inflációra és a fizika a Standard Modellen túlmutatókra. Az adatok szisztematikus hibája azonban felelős lehet a megfigyelésért. „Sokkal jobban érzem magam, ha ugyanazt a jelet egy másik adathalmazban látjuk, amelyet egy másik műszer vett fel, különböző szoftverekkel és különböző emberekkel” – mondja Slepian.

Slepian, Hou és Cahn mind a tudományos csapat tagjai Sötét energia spektroszkópiai műszer (DESI) a Kitt Peak Nemzeti Obszervatóriumban. Több mint 35 millió galaxist fog megfigyelni, és a trió a DESI segítségével kíván további megfigyeléseket végezni, hogy megerősítse eredményeiket.

Az eredményeket a A Királyi Csillagászati ​​Társaság havi értesítése.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa