חוקי הפיזיקה בעבר היו שונים, מה שעשוי להסביר מדוע אתה קיים

06 ביוני 2023 (חדשות Nanowerk) חוקי הפיזיקה היו כנראה שונים בתחילת היקום ממה שהם עכשיו, על פי מחקר מכפיף תודעה שנערך על ידי אסטרונומים מאוניברסיטת פלורידה, המספק רמזים מדוע כוכבים, כוכבי לכת וחיים עצמם הצליחו להיווצר ב עוֹלָם. לאחר ניתוח התפוצה של מיליון, טריליון קבוצות של גלקסיות, גילו המדענים שפעם חוקים פיזיקליים העדיפו קבוצה אחת של צורות על פני תמונות המראה שלהם. זה כאילו היקום עצמו נהג להעדיף דברים ימניים במקום דברים שמאליים, או להיפך. הממצאים, שהתאפשרו בחלקם על ידי מחשב-העל HiPerGator של UF, מרחיקים את ההסבר אולי של השאלה הגדולה ביותר בקוסמולוגיה: מדוע משהו קיים? הסיבה לכך היא נטייה כלשהי ברגעי הבריאה המוקדמים ביותר כדי להסביר מדוע היקום עשוי מחומר, החומר שיוצר את כל מה שאנו רואים. התוצאות גם עוזרות לאשש עיקרון מרכזי בתיאוריית המפץ הגדול של מקור היקום. "תמיד התעניינתי בשאלות גדולות על היקום. מהי תחילתו של היקום? מהם הכללים לפיהם הוא מתפתח? למה יש משהו ולא כלום?" אמר זכרי סלפיאן, פרופסור לאסטרונומיה של UF שפיקח על המחקר החדש. "העבודה הזו עוסקת בשאלות הגדולות האלה." סלפיאן עבד עם חוקר פוסט-דוקטורט של UF והמחבר הראשון של המחקר, ג'יאמין הו, והפיזיקאי של המעבדה הלאומית של לורנס ברקלי רוברט קאהן כדי לבצע את הניתוח. השלישייה פרסמה את ממצאיה בכתב העת הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה ("מדידה של מצבים זוגיים-אי-זוגיים בפונקציית המתאם בקנה מידה גדול של 4 נקודות של Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey ה-XNUMX הנתונים משחררים גלקסיות CMASS ו-LOWZ").

תמונת מראה

המחקר שלהם נועד לחפש הפרה של מושג המכונה "סימטריית זוגיות" בפיזיקה, המתייחס להשתקפויות של תמונת מראה בדומה לשמאליות או ימנית. אפשר לומר על הרבה דברים בפיזיקה שיש להם יד, כמו ספין של אלקטרון. עם זאת, לחוקי הפיזיקה כיום לא אכפת בדרך כלל אם הספין הזה הוא ביד שמאלית או ימנית. אותו יישום שווה, או סימטרי, של חוקי הפיזיקה ללא תלות בידידות מכונה סימטריה זוגית. הבעיה היחידה היא שסימטריית זוגיות כנראה נשברה בשלב מסוים. איזו הפרת זוגיות עתיקה - איזושהי העדפה לדברים ימניים או שמאליים בעבר הרחוק - נדרשת כדי להסביר כיצד היקום יצר יותר חומר מאנטי-חומר. אם סימטריה זוגית הייתה מתקיימת במהלך המפץ הגדול, חלקים שווים של חומר ואנטי-חומר היו מתחברים, מחסלים זה את זה ומשאירים את היקום ריק לחלוטין. אז במאמר שפורסם לאחרונה ב-Physical Review Letters, סלפיאן, הו וקהן הציעו דרך המצאתית לחפש ראיות לכך שהשוויון אכן הופר במהלך המפץ הגדול. הרעיון שלהם היה לדמיין כל שילוב אפשרי של ארבע גלקסיות בשמי הלילה. חבר את ארבע הגלקסיות הללו יחד על ידי קווים דמיוניים, ויש לך פירמידה עקומה, טטרהדרון. זוהי הצורה התלת-ממדית הפשוטה ביותר האפשרית - ולפיכך הצורה הפשוטה ביותר שיש לה תמונת מראה, מבחן המפתח לסימטריית זוגיות. השיטה שלהם דרשה ניתוח של טריליון טטרהדרונים אפשריים לכל אחת ממיליון גלקסיות, מספר מדהים של שילובים. "בסופו של דבר הבנו שאנחנו צריכים מתמטיקה חדשה", אמר סלפיאן. אז הצוות של סלפיאן פיתח נוסחאות מתמטיות מתוחכמות שאפשרו לבצע את החישובים העצומים בזמן סביר. זה עדיין דרש כמות ניכרת של כוח חישוב. "הטכנולוגיה הייחודית של UF שיש לנו כאן עם מחשב העל HiPerGator ומעבדי ה-GPU המתקדמים שלו אפשרו לנו להריץ את הניתוח אלפי פעמים עם הגדרות שונות כדי לבדוק את התוצאה שלנו", אמר. הקבוצה של סלפיאן גילתה שאכן, היקום הטביע העדפה מוקדמת של דברים שמאליים או ימניים על החומר שהפך בסופו של דבר לגלקסיות של היום. (עם זאת, המתמטיקה המורכבת מקשה לומר אם העדפה זו הייתה לימין או שמאל.) הם ביססו את הממצא שלהם במידת ודאות הידועה בשם שבע סיגמא, מדד למידת הסבירות שהשגת התוצאה מבוסס על מקרה בלבד. בפיזיקה, תוצאה עם מובהקות של חמש סיגמא ומעלה נחשבת בדרך כלל לאמינה מכיוון שהסיכויים לתוצאה מקרית ברמה זו קטנים באופן הולך ופוחת. ניתוח דומה, שנערך על ידי חבר מעבדה לשעבר של סלפיאן בשיטה שהוצעה על ידי סלפיאן, קאהן והו, זיהה את אותה העדפת יד אוניברסלית, אם כי עם מעט פחות ביטחון סטטיסטי בשל הבדלים בתכנון המחקר. עדיין ייתכן שאי-ודאות במדידות הבסיסיות יכולה להסביר את האסימטריה. למרבה המזל, דגימות גדולות בהרבה של גלקסיות מטלסקופים מהדור הבא יכולות לספק מספיק נתונים כדי למחוק את אי הוודאות הללו תוך שנים ספורות. הקבוצה של סלפיאן ב-UF תבצע את הניתוח שלה על הנתונים החדשים והחזקים יותר, כחלק מצוות הטלסקופ הספקטרוסקופי של אנרגיה כהה. זו לא הפעם הראשונה שמבחינים בהפרת זוגיות, אבל זו העדות הראשונה להפרת זוגיות שעלולה להשפיע על התקבצות תלת-ממדית של גלקסיות ביקום. אחד מכוחות היסוד, הכוח החלש, מפר גם את השוויון. אבל טווח ההגעה שלו מוגבל ביותר, והוא אינו יכול להשפיע על קנה המידה של הגלקסיות ולא להסביר את שפע החומר ביקום. השפעה אוניברסלית זו תחייב הפרת זוגיות שתתרחש ממש ברגע המפץ הגדול, תקופה המכונה אינפלציה. "מכיוון שהפרת שוויון יכולה להיות מוטבעת ביקום רק במהלך האינפלציה, אם מה שמצאנו הוא נכון, זה מספק ראיות לאינפלציה של רובה עישון", אמר סלפיאן. הממצאים של המעבדה של סלפיאן עדיין לא יכולים להסביר כיצד השתנו חוקי הפיזיקה, מה שיחייב תיאוריות חדשות מעבר למודל הסטנדרטי, תיאוריה שמסבירה את היקום הנוכחי שלנו.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• הטבעת העתיד עם אדריאן אשלי. גישה כאן.
• קנה ומכירה של מניות בחברות PRE-IPO עם PREIPO®. גישה כאן.
• מקור: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=63129.php