패리티 위반과 관련된 '은하계 정사면체'의 대칭 깨짐 - Physics World

미국의 천문학자들은 수억 개의 빛으로 구성된 은하의 상대적 위치에서 예상치 못한 비대칭성을 발견했습니다.-몇 년 떨어져 있습니다. 이 현상은 빅뱅 직후에 발생했다고 믿어지는 자연 법칙의 대칭성이 깨지는 것으로 설명될 수 있습니다. 결과적으로, 이번 관측은 관측 가능한 우주에 반물질보다 물질이 훨씬 더 많은 것처럼 보이는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이번 발견은 XNUMX만개 이상의 은하 데이터베이스를 분석해 이뤄졌다. 바리온 진동 분광 조사 (사장). 연구는 다음에 의해 수행되었습니다. 허우 지아민 및 재커리 슬레피안 플로리다 대학교에서 그리고 로버트 칸 캘리포니아의 로렌스 버클리 국립 연구소에서 예상치 못한 패턴을 발견했습니다.

관찰은 입자 물리학 표준 모델의 장거리 전자기 및 중력 상호 작용에 적용되는 패리티 대칭과 관련이 있습니다. 패리티를 사용하려면 물리적 시스템이 미러 이미지와 동일한 방식으로 작동해야 합니다. 예를 들어 인간의 손은 서로 거울상이지만 물리 법칙은 오른손과 왼손에 동일하게 적용됩니다.

패리티 위반

그러나 미시 세계에서는 매우 짧은 거리에서 작용하는 약한 상호작용과 강한 상호작용에 의해 패리티 대칭이 위반될 수 있습니다.

세 사람은 65만 광에서 500억 광 사이의 거리로 분리된 네 개의 은하계 사이에 선을 그려 매우 큰 규모의 패리티 대칭을 탐구했습니다.-연령. 최근 논문에서 보여준 것처럼 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters), 이 연습으로 생성된 사면체는 패리티 위반의 증거를 분석할 수 있습니다.

이제 그들은 Slepian이 "엄청난 놀라움"이라고 묘사하는 그러한 연구 결과를 보고합니다.

연구팀은 은하가 가장 가까운 파트너와 가장 먼 파트너와 어떻게 연결되어 있는지를 기반으로 오른쪽 및 왼쪽 은하 사면체를 정의했습니다. 그들은 다른 유형보다 한 가지 유형의 손을 가진 은하가 훨씬 더 많다는 것을 발견했습니다.

은하 사면체

"어떤 주어진 은하 분포에 대해 우리는 클러스터링이 어떤 은하에 대한 회전에서도 변하지 않는다고 가정합니다"라고 Slepian은 설명합니다. “그래서 내가 하나의 은하계에 앉아 있다면 머리를 돌려 어디를 보든 클러스터링 패턴이 평균적으로 동일하다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 그 대신에 우리는 그들의 거울 이미지 위에 과도한 사면체를 봅니다.”

효과가 강력함에도 불구하고 이렇게 손을 잡는 이유는 여전히 미스터리입니다. 중력은 은하를 분리하는 먼 거리에 걸쳐 작용할 수 있는 유일한 힘으로 알려져 있으며, 이는 동등성을 위반해서는 안 됩니다. 대신에, 슬레피안은 비대칭성이 "다른 힘이 작용했던 우주 역사 초기에 각인되었을 것임에 틀림없다"고 말합니다.

이는 우리를 약 10년 동안 발생한 우주 인플레이션 시기로 거슬러 올라갑니다.^{- 33} 빅뱅 이후죠. 이 시점에서 우주는 극도로 빠른 팽창의 짧은 기간을 경험했습니다. 물리학자들은 인플레이션 동안의 양자 변동이 우주의 대규모 구조로 확장되었다고 믿습니다. 따라서 인플레이션 동안 존재하는 패리티 위반은 13.7억년 후 우주에 은하가 어떻게 분포되는지에 각인될 수 있습니다.

 이 패리티 위반의 원인은 아직 알려지지 않았습니다. “그 당시에는 양자 규모로 작용하는 새로운 힘이나 새로운 입자였을 수도 있습니다.”라고 Slepian은 말합니다.

반물질 누락

은하가 분포하는 방식에서 패리티 위반에 대한 잠재적인 관찰은 흥미로운 소식입니다. 표준 모델을 넘어서는 물리학의 존재를 제안할 뿐만 아니라 물리학의 또 다른 가장 깊은 미스터리인 우주에 반물질보다 물질이 더 많은 이유를 해결하는 데 도움이 될 수도 있습니다.

표준 모델은 빅뱅에서 동일한 양의 물질과 반물질이 형성되어야 한다고 예측합니다. 만약 그런 일이 일어났다면 물질과 반물질은 서로를 소멸시켜 우주에는 둘 다 남지 않게 되었을 것입니다. 다행스럽게도 우리에게는 물질이 너무 많이 남아 있는 것 같습니다. 이 현상을 중핵생성이라고 합니다.

이번 천문 관측을 가능하게 한 패리티 위반을 일으킨 메커니즘도 중핵 발생과 관련이 있을 가능성이 있습니다.

다섯 번째 힘은 왜소은하의 수수께끼 같은 궤도를 설명할 수 있다

"패리티 위반을 일으킬 수 있는 다양한 메커니즘이 있습니다. 모두 추측에 불과합니다."라고 Slepian은 말합니다. 그는 액시온(axion)이라 불리는 가상의 입자, 즉 빅뱅의 고에너지에서 다르게 행동하는 기본 힘 중 하나를 인용합니다. "은하에서 이러한 패리티 위반을 생성하는 메커니즘이 무엇이든 중핵 발생을 설명할 수 있다는 보장은 없지만 분명히 관계가 있을 수 있다고 생각합니다."

이러한 은하 비대칭성의 존재는 의심의 여지 없이 확립되지 않았지만 이번 연구 결과는 표준 모형을 넘어서는 인플레이션과 물리학에 대한 강력한 증거를 제공합니다. 그러나 데이터의 체계적인 오류로 인해 관찰이 발생할 수 있습니다. Slepian은 “다른 도구를 사용하여 다른 소프트웨어와 다른 사람이 수집한 다른 데이터 세트에서 동일한 신호를 확인하면 기분이 훨씬 좋아질 것입니다.”라고 말합니다.

Slepian, Hou 및 Cahn은 모두 과학 팀의 구성원입니다. 암흑 에너지 분광기 (DESI) Kitt Peak National Observatory에서. 35만 개가 넘는 은하계를 관찰할 예정이며, 세 사람은 DESI를 사용하여 자신들의 발견을 확인하기 위한 추가 관측을 할 계획입니다.

결과는 다음에 설명되어 있습니다. 왕립 천문 학회 월간 고지.

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