Fysikkens lover pleide å være forskjellige, noe som kan forklare hvorfor du eksisterer

06. juni 2023 (Nanowerk Nyheter) Fysikkens lover må ha vært annerledes ved universets begynnelse enn de er nå, ifølge en tankevekkende studie utført av astronomer fra University of Florida, som gir ledetråder til hvorfor stjerner, planeter og selve livet klarte å dannes i univers. Etter å ha analysert fordelingen av en enorm million, billioner grupper av galakser, oppdaget forskerne at fysiske lover en gang foretrakk ett sett med former fremfor speilbildene deres. Det er som om universet selv pleide å favorisere høyrehendte ting i stedet for venstrehendte ting, eller omvendt. Funnene, delvis muliggjort av UFs superdatamaskin HiPerGator, forklarer kanskje det største spørsmålet innen kosmologi: Hvorfor eksisterer noe? Det er fordi det er nødvendig med en slags håndterlighet i de tidligste øyeblikkene av skapelsen for å forklare hvorfor universet er laget av materie, ting som lager alt vi ser. Resultatene bidrar også til å bekrefte en sentral grunnsetning i Big Bang-teorien om universets opprinnelse. «Jeg har alltid vært interessert i store spørsmål om universet. Hva er begynnelsen på universet? Hva er reglene som det utvikler seg etter? Hvorfor er det noe i stedet for ingenting?» sa Zachary Slepian, en UF-astronomiprofessor som ledet den nye studien. "Dette arbeidet tar opp de store spørsmålene." Slepian jobbet med UF-postdoktor og studiens første forfatter, Jiamin Hou, og Lawrence Berkeley National Laboratory-fysiker Robert Cahn for å utføre analysen. Trioen publiserte funnene sine i tidsskriftet Månedlige kunngjøringer fra Royal Astronomical Society ("Måling av paritetsodde-modi i den storskala 4-punkts korrelasjonsfunksjonen til Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey tolvte datautgivelse CMASS og LOWZ galakser").

Speilbilde

Studien deres ble designet for å se etter brudd på et konsept kjent som "paritetssymmetri" i fysikk, som refererer til speilrefleksjoner i likhet med venstre- eller høyrehendthet. Mange ting i fysikk kan sies å ha en handedness, som spinnet til et elektron. Fysikkens lover i dag bryr seg vanligvis ikke om dette spinnet er venstre- eller høyrehendt. Den like, eller symmetriske, anvendelsen av fysikkens lover uavhengig av handedness blir referert til som paritetssymmetri. Det eneste problemet er at paritetssymmetri må ha blitt brutt på et tidspunkt. Noen eldgamle paritetsbrudd - en slags preferanse for høyrehendte eller venstrehendte ting i den fjerne fortiden - er nødvendig for å forklare hvordan universet skapte mer materie enn antimaterie. Hvis paritetssymmetri holdt seg under Big Bang, ville like deler av materie og antimaterie ha kombinert, utslettet hverandre og forlatt universet helt tomt. Så i en nylig artikkel publisert i Physical Review Letters, foreslo Slepian, Hou og Cahn en oppfinnsom måte å søke etter bevis på at paritet faktisk ble krenket under Big Bang. Ideen deres var å forestille seg enhver mulig kombinasjon av fire galakser på nattehimmelen. Koble de fire galaksene sammen med imaginære linjer, og du har en skjev pyramide, et tetraeder. Dette er den enkleste 3D-formen som er mulig – og dermed den enkleste formen som har et speilbilde, nøkkeltesten for paritetssymmetri. Metoden deres krevde å analysere en billion mulige tetraeder for hver av en million galakser, et utrolig antall kombinasjoner. "Til slutt skjønte vi at vi trengte ny matematikk," sa Slepian. Så Slepians team utviklet sofistikerte matematiske formler som gjorde at de enorme beregningene kunne utføres i en rimelig periode. Det krevde fortsatt en betydelig mengde beregningskraft. "UFs unike teknologi vi har her med HiPerGator-superdatamaskinen og dens avanserte GPUer tillot oss å kjøre analysen tusenvis av ganger med forskjellige innstillinger for å teste resultatet vårt," sa han. Slepians gruppe oppdaget at universet faktisk preget en tidlig preferanse for venstre- eller høyrehendte ting på materialet som til slutt ble dagens galakser. (Den komplekse matematikken gjør det imidlertid vanskelig å si om denne preferansen var høyrehendt eller venstrehendt.) De etablerte funnene sine med en viss grad av sikkerhet kjent som seven sigma, et mål på hvor usannsynlig det er å oppnå resultatet basert på tilfeldigheter alene. I fysikk anses et resultat med en signifikans på fem sigma eller høyere vanligvis som pålitelig fordi oddsen for et tilfeldig resultat på dette nivået er forsvinnende liten. En lignende analyse, utført av et tidligere Slepian-laboratoriemedlem ved bruk av metoden foreslått av Slepian, Cahn og Hou, identifiserte den samme universelle handedness-preferansen, om enn med litt mindre statistisk sikkerhet på grunn av forskjeller i studiedesignet. Det er fortsatt mulig at usikkerhet i de underliggende målingene kan forklare asymmetrien. Heldigvis kan mye større prøver av galakser fra neste generasjons teleskoper gi nok data til å slette disse usikkerhetene på bare noen få år. Slepians gruppe ved UF vil utføre sin analyse på disse nye, mer robuste dataene som en del av Dark Energy Spectroscopic Instrument-teleskopteamet. Dette er ikke første gang paritetsbrudd har blitt oppdaget, men det er det første beviset på paritetsbrudd som kan påvirke den tredimensjonale grupperingen av galakser i universet. En av de grunnleggende kreftene, den svake kraften, bryter også med pariteten. Men rekkevidden er ekstremt begrenset, og den kan ikke påvirke omfanget av galakser eller forklare overfloden av materie i universet. Den universelle innflytelsen ville kreve at et paritetsbrudd inntreffer akkurat i øyeblikket av Big Bang, en periode kjent som inflasjon. "Siden paritetsbrudd bare kan innprentes i universet under inflasjon, hvis det vi fant er sant, gir det røykevåpen bevis for inflasjon," sa Slepian. Funnene fra Slepians laboratorium kan ennå ikke forklare hvordan fysikkens lover endret seg, noe som vil kreve nye teorier som går utover Standardmodellen, en teori som forklarer vårt nåværende univers.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tilgang her.
• Kjøp og selg aksjer i PRE-IPO-selskaper med PREIPO®. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=63129.php