كانت قوانين الفيزياء مختلفة ، مما قد يفسر سبب وجودك

كانت قوانين الفيزياء مختلفة ، مما قد يفسر سبب وجودك

الطابع الزمني: 6 حزيران (يونيو) 2023 الساعة 12:59 ظهرًا
عقدة المصدر: 2704958
06 يونيو 2023 (أخبار Nanowerkلا بد أن قوانين الفيزياء كانت مختلفة في بداية الكون عما هي عليه الآن، وفقًا لدراسة مذهلة أجراها علماء فلك من جامعة فلوريدا، والتي توفر أدلة حول سبب تمكن النجوم والكواكب والحياة نفسها من التشكل في الكون. كون. وبعد تحليل توزيع مليون وتريليون مجموعة من المجرات، اكتشف العلماء أن القوانين الفيزيائية كانت تفضل في السابق مجموعة واحدة من الأشكال على صورها المرآة. يبدو الأمر كما لو أن الكون نفسه كان يفضل الأشياء التي تستخدم اليد اليمنى بدلاً من الأشياء التي تستخدم اليد اليسرى، أو العكس. هذه النتائج، التي أصبحت ممكنة جزئيًا بفضل الكمبيوتر العملاق HiPerGator التابع لـ UF، تبتعد عن تفسير السؤال الأكبر في علم الكونيات: لماذا يوجد أي شيء؟ وذلك لأن نوعًا ما من استخدام إحدى اليدين في اللحظات الأولى من الخلق ضروري لتفسير سبب كون الكون من المادة، المادة التي تصنع كل شيء نراه. تساعد النتائج أيضًا في تأكيد المبدأ الأساسي لنظرية الانفجار الكبير حول أصل الكون. "لقد كنت دائمًا مهتمًا بالأسئلة الكبيرة حول الكون. ما هي بداية الكون؟ وما هي القواعد التي تتطور بموجبها؟ لماذا هناك شيء بدلا من لا شيء؟" قال زاكاري سليبيان، أستاذ علم الفلك في جامعة فلوريدا والذي أشرف على الدراسة الجديدة. "هذا العمل يعالج تلك الأسئلة الكبيرة." عمل سليبيان مع باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة فلوريدا والمؤلف الأول للدراسة، جيامين هو، وعالم الفيزياء في مختبر لورانس بيركلي الوطني روبرت كان لإجراء التحليل. ونشر الثلاثي النتائج التي توصلوا إليها في المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية ("قياس أوضاع التكافؤ الفردية في وظيفة الارتباط واسعة النطاق المكونة من 4 نقاط لمسح سلون الرقمي للسماء والمسح الطيفي لتذبذب باريون، إصدار البيانات الثاني عشر لمجرات CMASS وLOWZ").

أنعكاس الصورة

صُممت دراستهم للبحث عن انتهاك لمفهوم يُعرف باسم "تناظر التكافؤ" في الفيزياء، والذي يشير إلى انعكاسات الصورة المرآة المشابهة لاستخدام اليد اليسرى أو اليمنى. يمكن القول أن العديد من الأشياء في الفيزياء لها سيطرة على يد واحدة، مثل دوران الإلكترون. ومع ذلك، فإن قوانين الفيزياء اليوم لا تهتم عادة إذا كان هذا الدوران يتم باليد اليسرى أو اليمنى. ويشار إلى هذا التطبيق المتساوي أو المتماثل لقوانين الفيزياء بغض النظر عن استخدام إحدى اليدين باسم تناظر التكافؤ. المشكلة الوحيدة هي أن تناظر التكافؤ لابد وأن يكون قد تم كسره في مرحلة ما. إن بعض انتهاكات التكافؤ القديمة - نوع من التفضيل للأشياء التي تستخدم اليد اليمنى أو اليسرى في الماضي البعيد - مطلوبة لشرح كيف خلق الكون مادة أكثر من المادة المضادة. إذا كان التناظر التكافؤي قد استمر أثناء الانفجار الكبير، فإن أجزاء متساوية من المادة والمادة المضادة قد اجتمعت، وأبادت بعضها البعض، وتركت الكون فارغًا تمامًا. لذلك، في بحث حديث نُشر في مجلة Physical Review Letters، اقترح سليبيان وهوو وكان طريقة مبتكرة للبحث عن دليل على أن التكافؤ قد تم انتهاكه بالفعل أثناء الانفجار الكبير. كانت فكرتهم هي تصور كل مجموعة ممكنة من أربع مجرات في سماء الليل. قم بتوصيل تلك المجرات الأربع معًا بخطوط وهمية، وسيكون لديك هرم غير متوازن، رباعي السطوح. هذا هو أبسط شكل ثلاثي الأبعاد ممكن، وبالتالي أبسط شكل له صورة معكوسة، وهو الاختبار الرئيسي لتناظر التكافؤ. تطلبت طريقتهم تحليل تريليون رباعي وجوه محتمل لكل مليون مجرة، وهو عدد لا يصدق من المجموعات. قال سليبيان: "أدركنا في النهاية أننا بحاجة إلى رياضيات جديدة". لذلك طور فريق سليبيان صيغًا رياضية متطورة سمحت بإجراء الحسابات الهائلة في فترة زمنية معقولة. لا يزال الأمر يتطلب قدرًا كبيرًا من القوة الحسابية. وقال: "إن تقنية UF الفريدة الموجودة لدينا هنا مع الكمبيوتر العملاق HiPerGator ووحدات معالجة الرسوميات المتقدمة الخاصة به أتاحت لنا إجراء التحليل آلاف المرات بإعدادات مختلفة لاختبار نتائجنا". لقد اكتشفت مجموعة سليبيان أن الكون قد طبع بالفعل تفضيلًا مبكرًا للأشياء ذات اليد اليسرى أو اليمنى على المادة التي أصبحت في نهاية المطاف المجرات الحالية. (لكن الرياضيات المعقدة تجعل من الصعب تحديد ما إذا كان هذا التفضيل لاستخدام اليد اليمنى أم اليسرى). لقد أثبتوا اكتشافهم بدرجة من اليقين تعرف باسم سبعة سيجما، وهو مقياس لمدى احتمالية تحقيق النتيجة. على أساس الصدفة وحدها. في الفيزياء، عادة ما تعتبر النتيجة ذات الأهمية خمسة سيجما أو أعلى موثوقة لأن احتمالات الحصول على نتيجة مصادفة عند هذا المستوى تكون ضئيلة للغاية. حدد تحليل مماثل، أجراه عضو سابق في مختبر سليبيان باستخدام الطريقة التي اقترحها سليبيان، وكان، وهو، نفس التفضيل العالمي لاستخدام إحدى اليدين، وإن كان بثقة إحصائية أقل قليلاً بسبب الاختلافات في تصميم الدراسة. ويظل من الممكن أن عدم اليقين في القياسات الأساسية يمكن أن يفسر عدم التماثل. ولحسن الحظ، يمكن لعينات أكبر بكثير من المجرات من تلسكوبات الجيل التالي أن توفر بيانات كافية لمحو هذه الشكوك في غضون سنوات قليلة. ستقوم مجموعة سليبيان في UF بإجراء تحليلها على هذه البيانات الجديدة والأكثر قوة كجزء من فريق تلسكوب أداة الطاقة المظلمة الطيفية. هذه ليست المرة الأولى التي يتم فيها رصد انتهاك التكافؤ، ولكنه أول دليل على انتهاك التكافؤ الذي يمكن أن يؤثر على التجمع ثلاثي الأبعاد للمجرات في الكون. إحدى القوى الأساسية، القوة الضعيفة، تنتهك التكافؤ أيضًا. لكن نطاقه محدود للغاية، ولا يمكنه التأثير على حجم المجرات ولا تفسير وفرة المادة في الكون. وهذا التأثير العالمي يتطلب حدوث انتهاك للتكافؤ في لحظة الانفجار الكبير، وهي الفترة المعروفة باسم التضخم. قال سليبيان: "بما أن انتهاك التكافؤ لا يمكن أن يطبع على الكون إلا أثناء التضخم، فإذا كان ما وجدناه صحيحًا، فإنه يوفر دليلاً دامغًا على التضخم". النتائج التي توصل إليها مختبر سليبيان لا يمكنها حتى الآن تفسير كيفية تغير قوانين الفيزياء، الأمر الذي سيتطلب نظريات جديدة تتجاوز النموذج القياسي، وهي النظرية التي تشرح كوننا الحالي.

الطابع الزمني:

اكثر من نانوويرك