Füüsikaseadused olid varem erinevad, mis võib selgitada, miks te eksisteerite

Füüsikaseadused olid varem erinevad, mis võib selgitada, miks te eksisteerite

Ajatempel: 6. juuni 2023 kell 12
Allikasõlm: 2704958
06. juuni 2023 (Nanowerki uudised) Florida ülikooli astronoomide läbiviidud mõtlemapanev uuring näitas, et füüsikaseadused pidid universumi alguses olema teistsugused kui praegu. See annab vihjeid selle kohta, miks tähed, planeedid ja elu ise õnnestus universum. Pärast tohutu miljoni, triljoni galaktikate rühma jaotuse analüüsimist avastasid teadlased, et kunagi eelistasid füüsikaseadused ühte kujundite komplekti oma peegelpiltide asemel. Tundub, et universum ise eelistas vasakukäeliste asemel paremakäelisi asju või vastupidi. Leiud, mille tegi osaliselt võimalikuks UF-i superarvuti HiPerGator, selgitavad võib-olla suurimat küsimust kosmoloogias: miks midagi eksisteerib? Selle põhjuseks on asjaolu, et loome esimestel hetkedel on vaja teatud käelisust, et selgitada, miks universum koosneb mateeriast, asjadest, mis muudavad kõik, mida me näeme. Tulemused aitavad kinnitada ka universumi päritolu Suure Paugu teooria keskset põhimõtet. "Mind on alati huvitanud suured küsimused universumi kohta. Mis on universumi algus? Milliste reeglite alusel see areneb? Miks on pigem midagi kui mitte midagi?” ütles uut uuringut juhendanud UF-i astronoomiaprofessor Zachary Slepian. "See töö käsitleb neid suuri küsimusi." Slepian töötas analüüsi läbiviimiseks UF-i järeldoktorantuuri ja uuringu esimese autori Jiamin Hou ja Lawrence Berkeley riikliku labori füüsiku Robert Cahniga. Kolmik avaldas oma leiud ajakirjas Kuningliku astronoomiaühingu igakuised teated ("Pariteedi paaritu režiimide mõõtmine Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey kaheteistkümnenda andmeväljaande CMASS ja LOWZ galaktikate 4-punktilises korrelatsioonifunktsioonis").

Peegelpilt

Nende uurimuse eesmärk oli otsida füüsikas pariteedi sümmeetriana tuntud kontseptsiooni rikkumist, mis viitab vasaku- või paremakäelistele peegelpildile. Paljude asjade kohta füüsikas võib öelda, et neil on käelisus, nagu elektroni spinn. Tänapäeva füüsikaseadustele pole aga tavaliselt vahet, kas see spin on vasaku- või paremakäeline. Seda füüsikaseaduste võrdset või sümmeetrilist rakendamist sõltumata käelisusest nimetatakse pariteedi sümmeetriaks. Ainus probleem on selles, et paarsussümmeetria pidi mingil hetkel olema rikutud. Mõni iidne pariteedi rikkumine – mingi parem- või vasakukäeliste asjade eelistamine kauges minevikus – on vajalik selleks, et selgitada, kuidas universum lõi rohkem ainet kui antiainet. Kui Suure Paugu ajal kehtiks pariteedi sümmeetria, oleksid võrdsed osad mateeriast ja antiainest ühinenud, üksteist hävitanud ja jätnud universumi täiesti tühjaks. Nii pakkusid Slepian, Hou ja Cahn hiljuti Physical Review Lettersis avaldatud artiklis välja leidliku viisi, kuidas otsida tõendeid selle kohta, et pariteeti Suure Paugu ajal tõepoolest rikuti. Nende idee oli ette kujutada öötaevas iga võimalikku nelja galaktika kombinatsiooni. Ühendage need neli galaktikat kujuteldavate joontega ja teil on viltune püramiid, tetraeeder. See on lihtsaim võimalik 3D-kujund – ja seega ka kõige lihtsam peegelpildiga kujund, mis on paarsuse sümmeetria põhitest. Nende meetod nõudis triljoni võimaliku tetraeedri analüüsimist iga miljoni galaktika jaoks, mis on uskumatult palju kombinatsioone. "Lõpuks mõistsime, et vajame uut matemaatikat," ütles Slepian. Nii töötas Slepiani meeskond välja keerukad matemaatilised valemid, mis võimaldasid tohutuid arvutusi teha mõistliku aja jooksul. See nõudis ikkagi märkimisväärset arvutusvõimsust. "UF-i ainulaadne tehnoloogia, mis meil siin koos HiPerGatori superarvuti ja selle täiustatud GPU-dega on, võimaldas meil tulemuste testimiseks tuhandeid kordi erinevate seadistustega analüüsida," ütles ta. Slepiani rühm avastas, et tõepoolest, universum avaldas varakult vasaku- või paremakäeliste asjade eelistamise materjalile, millest said lõpuks tänapäeva galaktikad. (Keerulise matemaatika tõttu on raske öelda, kas see eelistas parema- või vasakukäelisust.) Nad tegid oma järelduse seitsme sigma kindlusega, mis näitab, kui ebatõenäoline on tulemuse saavutamine põhineb ainult juhusel. Füüsikas peetakse tulemust, mille olulisus on viis sigmat või rohkem, tavaliselt usaldusväärseks, kuna selle taseme juhusliku tulemuse tõenäosus on kaduvalt väike. Sarnane analüüs, mille viis läbi endine Slepiani labori liige, kasutades Slepiani, Cahni ja Hou pakutud meetodit, tuvastas sama universaalse käelisuse eelistuse, ehkki uuringu ülesehituse erinevuste tõttu pisut väiksema statistilise usaldusega. Jääb võimalikuks, et asümmeetriat võib seletada aluseks olevate mõõtmiste ebakindlus. Õnneks võivad järgmise põlvkonna teleskoopide palju suuremad galaktikate proovid anda piisavalt andmeid, et need määramatused vaid mõne aastaga kustutada. Slepiani rühm UF-is analüüsib neid uusi, tugevamaid andmeid osana Dark Energy Spectroscopic Instrumenti teleskoobi meeskonnast. See pole esimene kord, kui paarsuse rikkumist märgatakse, kuid see on esimene tõend paarsuse rikkumisest, mis võib mõjutada galaktikate kolmemõõtmelist koondumist universumis. Üks põhijõude, nõrk jõud, rikub samuti pariteeti. Kuid selle haare on äärmiselt piiratud ja see ei saa mõjutada galaktikate ulatust ega seletada aine arvukust universumis. See universaalne mõju eeldaks pariteedi rikkumist just Suure Paugu ajal, mida nimetatakse inflatsiooniks. "Kuna pariteedi rikkumine võib universumisse jääda ainult inflatsiooni ajal, siis kui see, mida me leidsime, on tõsi, annab see tõendeid inflatsiooni kohta," ütles Slepian. Slepiani labori leiud ei suuda veel selgitada, kuidas füüsikaseadused muutusid, mis nõuab uusi teooriaid, mis lähevad kaugemale standardmudelist, teooriast, mis selgitab meie praegust universumit.

Ajatempel:

Veel alates Nanowerk