Нарушение симметрии в «галактических тетраэдрах» связано с нарушением четности

Астрономы в США обнаружили неожиданную асимметрию в взаимном расположении галактик, которые составляют сотни миллионов световых лучей.–лет друг от друга. Это явление можно объяснить нарушением симметрии законов природы, которое, как считается, произошло вскоре после Большого взрыва. В результате это наблюдение может помочь объяснить, почему материи в наблюдаемой Вселенной гораздо больше, чем антиматерии.

Открытие было сделано путем анализа базы данных более миллиона галактик, наблюдаемых космическим аппаратом. Спектроскопический обзор барионных колебаний (БОСС). Исследование было проведено Цзямин Хоу и Закари Слепян в Университете Флориды и Роберт Кан в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Калифорнии, который обнаружил неожиданную закономерность.

Наблюдение связано с симметрией четности, которая применяется к дальнодействующим электромагнитным и гравитационным взаимодействиям в Стандартной модели физики элементарных частиц. Четность требует, чтобы физическая система вела себя так же, как ее зеркальное отражение. Человеческие руки, например, являются зеркальным отражением друг друга, но законы физики в равной степени применимы и к правой, и к левой руке.

Нарушение паритета

Однако в микроскопическом мире симметрия четности может нарушаться слабым взаимодействием и, возможно, сильным взаимодействием, оба из которых действуют на очень коротких расстояниях.

Трио исследовало паритетную симметрию в очень большом масштабе, нарисовав линии между четверками галактик, которые разделены расстояниями от 65 до 500 миллионов световых лучей.–годы. Как они показали в недавней статье в Physical Review Letters,, тетраэдры, созданные в результате этого упражнения, можно затем проанализировать на наличие признаков нарушения четности.

Теперь они сообщают о результате такого исследования, которое Слепян описывает как «огромную неожиданность».

Команда определила правые и левые галактические тетраэдры на основе того, как галактики были связаны с их ближайшими и самыми дальними партнерами. Они обнаружили, что галактик с одним типом хиральности значительно больше, чем с другим.

Галактические тетраэдры

«Для любого заданного распределения галактик мы предполагаем, что кластеризация инвариантна относительно вращения вокруг любой галактики», — объясняет Слепян. «Итак, если я сижу в одной галактике, я должен видеть, что картина кластеризации в среднем одинакова, куда бы я ни повернул голову и ни посмотрел. Но вместо этого мы видим превышение тетраэдров над их зеркальным отражением».

Несмотря на силу эффекта, причина такой хиральности остается загадкой. Гравитация — единственная известная сила, которая может действовать на огромных расстояниях, разделяющих галактики, и она не должна нарушать паритет. Вместо этого Слепян говорит, что асимметрия «должна была быть запечатлена еще раньше в истории вселенной, когда действовали другие силы».

Это возвращает нас к периоду космической инфляции, которая произошла около 10 лет назад.^-33 с после Большого Взрыва. В этот момент Вселенная испытала короткий период чрезвычайно быстрого расширения. Физики считают, что квантовые флуктуации во время инфляции с тех пор расширились и стали крупномасштабной структурой Вселенной. Следовательно, любое нарушение четности, имевшее место во время инфляции, может отразиться на том, как галактики распределяются во Вселенной 13.7 миллиарда лет спустя.

 Происхождение этого нарушения четности остается неизвестным. «В то время это могла быть новая сила или новая частица, действовавшая в квантовом масштабе», — говорит Слепян.

Отсутствие антивещества

Это потенциальное наблюдение нарушения паритета в распределении галактик является захватывающей новостью. Помимо предположения о существовании физики за пределами Стандартной модели, это также может помочь решить еще одну из самых глубоких загадок физики: почему во Вселенной гораздо больше материи, чем антиматерии.

Стандартная модель предсказывает, что во время Большого взрыва должно было образоваться равное количество вещества и антивещества. Если бы это произошло, материя и антиматерия уничтожили бы друг друга, не оставив Вселенной ни того, ни другого. К счастью для нас, похоже, остался избыток материи — явление, называемое бариогенезом.

Возможно, что механизм, вызвавший нарушение четности, которое привело к этому последнему астрономическому наблюдению, также мог быть связан с бариогенезом.

Пятая сила может объяснить загадочные орбиты карликовых галактик

«Существует целый ряд механизмов, которые могут вызвать нарушение четности, и все они довольно гипотетичны, — говорит Слепян. Он цитирует гипотетические частицы, называемые аксионами, или одну из фундаментальных сил, которая ведет себя иначе при высоких энергиях Большого взрыва. «Хотя нет гарантии, что какой-либо механизм, вызывающий это нарушение паритета в галактиках, может также объяснить бариогенез, я думаю, что связь определенно может быть».

Хотя существование этой галактической асимметрии не было установлено вне всяких сомнений, результаты дают убедительные доказательства инфляции и физики за пределами Стандартной модели. Однако причиной наблюдения может быть систематическая ошибка в данных. «Я буду чувствовать себя намного лучше, когда тот же сигнал будет виден в другом наборе данных, снятом другим инструментом с другим программным обеспечением и другими людьми», — говорит Слепян.

Слепян, Хоу и Кан — члены научной группы Спектроскопический прибор темной энергии (DESI) в Национальной обсерватории Китт-Пик. Он будет наблюдать за более чем 35 миллионами галактик, и трио намерено использовать DESI для дальнейших наблюдений, чтобы подтвердить свои выводы.

Результаты описаны в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• ЭВМ Финанс. Единый интерфейс для децентрализованных финансов. Доступ здесь.
• Квантум Медиа Групп. ИК/PR усиление. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/symmetry-breaking-in-galactic-tetrahedrons-linked-to-parity-violation/