Kiedyś prawa fizyki były inne, co może wyjaśniać, dlaczego istniejesz

06 czerwca 2023 (Wiadomości Nanowerk) Prawa fizyki musiały być inne na początku wszechświata niż obecnie, wynika z zadziwiających badań przeprowadzonych przez astronomów z University of Florida, które dostarczają wskazówek, dlaczego gwiazdy, planety i samo życie mogły uformować się w wszechświat. Po przeanalizowaniu rozmieszczenia ogromnej liczby milionów, bilionów grup galaktyk, naukowcy odkryli, że prawa fizyki kiedyś preferowały jeden zestaw kształtów zamiast ich lustrzanych odbić. To tak, jakby sam wszechświat faworyzował rzeczy praworęczne zamiast leworęcznych lub odwrotnie. Odkrycia, częściowo możliwe dzięki superkomputerowi UF HiPerGator, utrudniają wyjaśnienie być może najważniejszego pytania w kosmologii: dlaczego cokolwiek istnieje? Dzieje się tak dlatego, że pewien rodzaj ręczności w najwcześniejszych momentach stworzenia jest konieczny, aby wyjaśnić, dlaczego wszechświat składa się z materii, materiału, który sprawia, że ​​wszystko, co widzimy. Wyniki pomagają również potwierdzić centralną tezę teorii Wielkiego Wybuchu dotyczącą pochodzenia wszechświata. „Zawsze interesowały mnie wielkie pytania dotyczące wszechświata. Jaki jest początek wszechświata? Na jakich zasadach się rozwija? Dlaczego istnieje raczej coś niż nic?” powiedział Zachary Slepian, profesor astronomii UF, który nadzorował nowe badanie. „Ta praca odpowiada na te ważne pytania”. Slepian współpracował z badaczem z tytułem doktora UF i pierwszym autorem badania, Jiaminem Hou, oraz fizykiem z Lawrence Berkeley National Laboratory, Robertem Cahnem, w celu przeprowadzenia analizy. Trio opublikowało swoje odkrycia w czasopiśmie Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego („Pomiar nieparzystych modów w wielkoskalowej 4-punktowej funkcji korelacji Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey dwunasta publikacja danych galaktyk CMASS i LOWZ”).

Odbicie lustrzane

Ich badanie miało na celu znalezienie naruszenia koncepcji znanej jako „symetria parzystości” w fizyce, która odnosi się do odbić lustrzanych, podobnych do leworęcznych lub praworęcznych. Można powiedzieć, że wiele rzeczy w fizyce ma ręczność, na przykład spin elektronu. Jednak dzisiejsze prawa fizyki zwykle nie dbają o to, czy ten obrót jest leworęczny, czy prawoskrętny. To równe lub symetryczne zastosowanie praw fizyki niezależnie od ręczności jest określane jako symetria parzystości. Jedynym problemem jest to, że symetria parzystości musiała zostać w pewnym momencie złamana. Aby wyjaśnić, w jaki sposób wszechświat stworzył więcej materii niż antymaterii, potrzebne jest pewne starożytne naruszenie parzystości – pewnego rodzaju preferencja dla rzeczy praworęcznych lub leworęcznych w odległej przeszłości. Gdyby symetria parzystości utrzymywała się podczas Wielkiego Wybuchu, równe części materii i antymaterii połączyłyby się, unicestwiłyby się nawzajem i pozostawiłyby wszechświat całkowicie pusty. Tak więc w niedawnym artykule opublikowanym w Physical Review Letters Slepian, Hou i Cahn zaproponowali pomysłowy sposób poszukiwania dowodów na to, że podczas Wielkiego Wybuchu rzeczywiście doszło do naruszenia parzystości. Ich pomysł polegał na wyobrażeniu sobie każdej możliwej kombinacji czterech galaktyk na nocnym niebie. Połącz te cztery galaktyki wyimaginowanymi liniami, a otrzymasz przekrzywioną piramidę, czworościan. Jest to najprostszy możliwy kształt 3D – a zatem najprostszy kształt, który ma lustrzane odbicie, kluczowy test symetrii parzystości. Ich metoda wymagała przeanalizowania biliona możliwych czworościanów dla każdej z miliona galaktyk, niewiarygodnej liczby kombinacji. „W końcu zdaliśmy sobie sprawę, że potrzebujemy nowej matematyki” – powiedział Slepian. Tak więc zespół Slepiana opracował wyrafinowane formuły matematyczne, które umożliwiły wykonanie ogromnych obliczeń w rozsądnym czasie. Nadal wymagało to znacznej mocy obliczeniowej. „Wyjątkowa technologia UF, którą mamy tutaj z superkomputerem HiPerGator i jego zaawansowanymi procesorami graficznymi, pozwoliła nam przeprowadzić analizę tysiące razy z różnymi ustawieniami, aby przetestować nasz wynik” – powiedział. Grupa Slepiana odkryła, że ​​rzeczywiście wszechświat odcisnął wczesne preferencje dla lewo- lub prawoskrętnych rzeczy na materiale, który ostatecznie stał się dzisiejszymi galaktykami. (Złożona matematyka utrudnia jednak stwierdzenie, czy preferowano praworęczność, czy leworęczność). Ustalili swoje odkrycie ze stopniem pewności znanym jako siedem sigma, miarą tego, jak mało prawdopodobne jest osiągnięcie wyniku. oparty wyłącznie na przypadku. W fizyce wynik o istotności XNUMX sigma lub wyższej jest zazwyczaj uważany za wiarygodny, ponieważ prawdopodobieństwo przypadkowego wyniku na tym poziomie jest znikomo małe. Podobna analiza, przeprowadzona przez byłego członka laboratorium Slepiana przy użyciu metody zaproponowanej przez Slepiana, Cahna i Hou, zidentyfikowała tę samą uniwersalną preferencję ręczności, aczkolwiek z nieco mniejszą pewnością statystyczną ze względu na różnice w projekcie badania. Pozostaje możliwe, że niepewność podstawowych pomiarów może wyjaśnić asymetrię. Na szczęście znacznie większe próbki galaktyk z teleskopów nowej generacji mogą dostarczyć wystarczającej ilości danych, aby usunąć te niepewności w ciągu zaledwie kilku lat. Grupa Slepiana z UF przeprowadzi analizę tych nowych, solidniejszych danych w ramach zespołu teleskopu Dark Energy Spectroscopic Instrument. Nie jest to pierwszy przypadek zauważenia naruszenia parzystości, ale jest to pierwszy dowód naruszenia parzystości, który może wpłynąć na trójwymiarowe gromadzenie się galaktyk we wszechświecie. Jedna z podstawowych sił, siła słaba, również narusza parytet. Ale jego zasięg jest bardzo ograniczony i nie może wpływać na skalę galaktyk ani wyjaśniać obfitości materii we wszechświecie. Ten uniwersalny wpływ wymagałby, aby naruszenie parytetu nastąpiło dokładnie w momencie Wielkiego Wybuchu, w okresie znanym jako inflacja. „Ponieważ naruszenie parytetów może zostać odciśnięte we wszechświecie tylko podczas inflacji, jeśli to, co odkryliśmy, jest prawdą, dostarcza dowodów na inflację z pistoletu dymnego” – powiedział Slepian. Odkrycia laboratorium Slepiana nie mogą jeszcze wyjaśnić, w jaki sposób zmieniły się prawa fizyki, co będzie wymagało nowych teorii wykraczających poza Model Standardowy, teorii wyjaśniającej nasz obecny wszechświat.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoAiStream. Analiza danych Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• Wybijanie przyszłości w Adryenn Ashley. Dostęp tutaj.
• Kupuj i sprzedawaj akcje spółek PRE-IPO z PREIPO®. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=63129.php