「銀河四面体」の対称性の破れはパリティ違反に関連 – Physics World

米国の天文学者は、数億光の銀河の相対位置に予期せぬ非対称性があることを発見した–年が離れている。 この現象は、ビッグバンの直後に起こったと考えられている自然法則の対称性の破れによって説明される可能性があります。 その結果、この観測は、観測可能な宇宙には反物質よりも物質の方がはるかに多いように見える理由を説明するのに役立つ可能性がある。

この発見は、観測されたXNUMX万個を超える銀河のデータベースを分析することによって行われました。 バリオン振動分光調査 （ボス）。 研究を行ったのは、 ホウ・ジアミン および ザカリー・スレピアン フロリダ大学で、そして ロバート・カーン カリフォルニアのローレンス・バークレー国立研究所で、予想外のパターンを発見した。

この観測はパリティ対称性に関連しており、素粒子物理学の標準モデルにおける長距離の電磁相互作用と重力相互作用に当てはまります。 パリティでは、物理システムがそのミラー イメージと同じように動作することが必要です。 たとえば、人間の手は互いに鏡像ですが、物理法則は右手と左手に等しく適用されます。

パリティ違反

しかし、微視的な世界では、パリティ対称性は、非常に短い距離で作用する弱い相互作用によって、また場合によっては強い相互作用によって破られる可能性があります。

このトリオは、65万光から500億光の距離にある銀河の四つ子の間に線を引くことにより、非常に大規模なパリティ対称性を調査した。–年。 彼らが最近の論文で示したように、 Physical Review Lettersに、この演習で作成された四面体は、パリティ違反の証拠を分析できます。

今回、彼らはそのような研究の結果を報告しており、スレピアン氏はそれを「大きな驚き」と表現している。

研究チームは、銀河が最も近いパートナーと最も遠いパートナーにどのように接続されているかに基づいて、右巻きと左巻きの銀河四面体を定義しました。 彼らは、あるタイプの利き手を持つ銀河が他のタイプよりもはるかに多く存在することを発見しました。

銀河四面体

「特定の銀河分布については、どの銀河の周りを回転してもクラスタリングは不変であると仮定します」と Slepian 氏は説明します。 「したがって、私が XNUMX つの銀河の中に座っている場合、頭を回転させてどこを見ても、クラスタリングのパターンは平均して同じであることがわかるはずです。 しかしその代わりに、鏡像の上に過剰な四面体が見えます。」

効果の強さにもかかわらず、この利き手の理由は依然として謎のままです。 重力は、銀河を隔てる長い距離にわたって作用できる唯一の既知の力であり、パリティに違反してはならない。 むしろ、スレピアン氏は、非対称性は「宇宙の歴史のもっと早い時期、他の力が作用していたときに刻み込まれたに違いない」と述べている。

これは、10 年頃に起こった宇宙のインフレーションの時代にまで遡ります。^-33 ビッグバンの後。 この時点で、宇宙は短期間の非常に急速な膨張を経験しました。 物理学者は、インフレーション中の量子ゆらぎがその後拡大して宇宙の大規模構造になったと考えています。 したがって、インフレーション中に存在するパリティ違反は、13.7 億年後の宇宙における銀河の分布に影響を与える可能性があります。

 このパリティ違反の原因は依然として不明です。 「それは当時、量子スケールで作用した新しい力、または新しい粒子だったのかもしれません」とスレピアン氏は言う。

反物質が欠けている

銀河の分布方法におけるパリティ違反の可能性が観察されたということは、興味深いニュースです。 標準模型を超えた物理学の存在を示唆するだけでなく、なぜ宇宙には反物質よりもはるかに多くの物質が存在するのかという、物理学の最も深い謎のもう一つの解決にも役立つ可能性がある。

標準模型では、ビッグバンでは同量の物質と反物質が形成されたはずだと予測しています。 もしそうなっていれば、物質と反物質は互いに消滅し、宇宙にはどちらも存在しないことになるだろう。 私たちにとって幸運なことに、過剰な物質が残っていたようです - バリオジェネシスと呼ばれる現象です。

今回の天体観測につながったパリティ違反を引き起こすメカニズムもバリオ発生に関連している可能性がある。

第XNUMXの力は、矮小銀河の不可解な軌道を説明することができます

「パリティ違反を引き起こす可能性のあるメカニズムはさまざまですが、どれもかなり推測的です」とスレピアン氏は言います。 彼は、アクシオンと呼ばれる仮説上の粒子、またはビッグバンの高エネルギーで異なる挙動を示す基本的な力の XNUMX つを挙げています。 「銀河内でこのパリティ違反を引き起こしているメカニズムが何であれ、バリ形成を説明できるという保証はありませんが、確かに関係がある可能性はあると思います。」

この銀河の非対称性の存在は疑いの余地なく確立されていませんが、この発見は、標準理論を超えたインフレーションと物理学の強力な証拠を提供します。 ただし、データの系統的エラーが観測の原因である可能性があります。 「異なるソフトウェアと異なる人を使用した異なる機器で取得された異なるデータセットで同じ信号が見られると、気分はずっと良くなります」と Slepian 氏は言います。

スレピアン、ホウ、カーンは全員、科学チームのメンバーです。 暗黒エネルギー分光器 (DESI) キットピーク国立天文台にて。 35 万個を超える銀河を観測する予定で、XNUMX 人は DESI を使用してさらなる観測を行い、発見を確認する予定です。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/symmetry-breaking-in-galactic-tetrahedrons-linked-to-parity-violation/