Fysikkens love plejede at være forskellige, hvilket kan forklare, hvorfor du eksisterer

Fysikkens love plejede at være forskellige, hvilket kan forklare, hvorfor du eksisterer

Tidsstempel: 6. juni 2023 kl. 12
Kildeknude: 2704958
06. juni 2023 (Nanowerk nyheder) Fysikkens love må have været anderledes ved universets begyndelse, end de er nu, ifølge en sindbøjende undersøgelse udført af University of Florida astronomer, som giver fingerpeg om, hvorfor stjerner, planeter og selve livet formåede at dannes i univers. Efter at have analyseret fordelingen af ​​en kæmpe million, billioner grupper af galakser, opdagede forskerne, at fysiske love engang foretrak ét sæt former frem for deres spejlbilleder. Det er, som om universet selv plejede at favorisere højrehåndede ting i stedet for venstrehåndede ting, eller omvendt. Resultaterne, som delvist er muliggjort af UF's supercomputer HiPerGator, forklarer måske det største spørgsmål inden for kosmologi: Hvorfor eksisterer der noget? Det skyldes, at en form for håndhævelse i de tidligste øjeblikke af skabelsen er nødvendig for at forklare, hvorfor universet er lavet af stof, de ting, der gør alt, hvad vi ser. Resultaterne hjælper også med at bekræfte en central grundsætning i Big Bang-teorien om universets oprindelse. ”Jeg har altid været interesseret i store spørgsmål om universet. Hvad er begyndelsen af ​​universet? Hvad er de regler, som det udvikler sig under? Hvorfor er der noget snarere end ingenting?” sagde Zachary Slepian, en UF-astronomiprofessor, der overvågede den nye undersøgelse. "Dette arbejde adresserer de store spørgsmål." Slepian arbejdede sammen med UF-postdoktor og undersøgelsens første forfatter, Jiamin Hou, og Lawrence Berkeley National Laboratory-fysiker Robert Cahn for at udføre analysen. Trioen offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society ("Måling af paritets-ulige tilstande i den store 4-punkts korrelationsfunktion af Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey tolvte datafrigivelse CMASS og LOWZ galakser").

Spejlbillede

Deres undersøgelse var designet til at lede efter krænkelse af et koncept kendt som "paritetssymmetri" i fysik, som refererer til spejlbillederefleksioner beslægtet med venstre- eller højrehåndethed. Mange ting i fysik kan siges at have en håndfasthed, som spin af en elektron. Fysikkens love i dag er dog normalt ligeglade med, om dette spin er venstre- eller højrehåndet. Den ensartede eller symmetriske anvendelse af fysikkens love uanset håndhævelse omtales som paritetssymmetri. Det eneste problem er, at paritetssymmetri må være blevet brudt på et tidspunkt. Nogle ældgamle paritetskrænkelser - en form for præference for højrehåndede eller venstrehåndede ting i en fjern fortid - er påkrævet for at forklare, hvordan universet skabte mere stof end antistof. Hvis paritetssymmetri holdt sig under Big Bang, ville lige dele af stof og antistof have kombineret sig, udslettet hinanden og efterladt universet helt tomt. Så i et nyligt papir offentliggjort i Physical Review Letters foreslog Slepian, Hou og Cahn en opfindsom måde at søge efter beviser på, at paritet faktisk blev krænket under Big Bang. Deres idé var at forestille sig enhver mulig kombination af fire galakser på nattehimlen. Forbind disse fire galakser med imaginære linjer, og du har en skæv pyramide, et tetraeder. Dette er den enkleste mulige 3D-form – og dermed den enkleste form, der har et spejlbillede, nøgletesten for paritetssymmetri. Deres metode krævede at analysere en billion mulige tetraeder for hver af en million galakser, et utroligt antal kombinationer. "Til sidst indså vi, at vi havde brug for ny matematik," sagde Slepian. Så Slepians team udviklede sofistikerede matematiske formler, der gjorde det muligt at udføre de enorme beregninger inden for en rimelig periode. Det krævede stadig en betydelig mængde regnekraft. "UFs unikke teknologi, vi har her med HiPerGator supercomputeren og dens avancerede GPU'er, gjorde det muligt for os at køre analysen tusindvis af gange med forskellige indstillinger for at teste vores resultat," sagde han. Slepians gruppe opdagede, at universet faktisk indprentede en tidlig præference for venstre- eller højrehåndede ting på det materiale, der til sidst blev til nutidens galakser. (Den komplekse matematik gør det dog svært at sige, om denne præference var for højrehåndethed eller venstrehåndethed.) De etablerede deres fund med en grad af sikkerhed kendt som syv sigma, et mål for, hvor usandsynligt det er at opnå resultatet alene baseret på tilfældigheder. I fysik anses et resultat med en signifikans på fem sigma eller højere typisk for pålideligt, fordi oddsene for et tilfældigt resultat på dette niveau er forsvindende små. En lignende analyse, udført af et tidligere Slepian laboratoriemedlem ved hjælp af metoden foreslået af Slepian, Cahn og Hou, identificerede den samme universelle præference for håndenhed, omend med lidt mindre statistisk sikkerhed på grund af forskelle i undersøgelsens design. Det er fortsat muligt, at usikkerhed i de underliggende målinger kan forklare asymmetrien. Heldigvis kunne meget større prøver af galakser fra næste generations teleskoper give nok data til at slette disse usikkerheder på blot et par år. Slepians gruppe på UF vil udføre deres analyse på disse nye, mere robuste data som en del af Dark Energy Spectroscopic Instrument-teleskopholdet. Dette er ikke første gang paritetskrænkelse er blevet opdaget, men det er det første bevis på paritetskrænkelse, der kan påvirke den tredimensionelle klyngedannelse af galakser i universet. En af de grundlæggende kræfter, den svage kraft, krænker også pariteten. Men dens rækkevidde er ekstremt begrænset, og den kan ikke påvirke galaksernes skala eller forklare mængden af ​​stof i universet. Denne universelle indflydelse ville kræve en paritetskrænkelse for at finde sted lige i øjeblikket af Big Bang, en periode kendt som inflation. "Da paritetskrænkelse kun kan indprentes i universet under inflation, hvis det, vi fandt, er sandt, giver det rygevåben beviser for inflation," sagde Slepian. Resultaterne fra Slepians laboratorium kan endnu ikke forklare, hvordan fysikkens love ændrede sig, hvilket vil kræve nye teorier, der går ud over Standardmodellen, en teori, der forklarer vores nuværende univers.

Tidsstempel:

Mere fra Nanoværk