กฎของฟิสิกส์เคยแตกต่างออกไป ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไมคุณถึงดำรงอยู่

กฎของฟิสิกส์เคยแตกต่างออกไป ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไมคุณถึงดำรงอยู่

Time Stamp: 6 มิถุนายน 2023 12:59 น.
โหนดต้นทาง: 2704958
06 มิ.ย. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) กฎของฟิสิกส์ต้องแตกต่างในช่วงเริ่มต้นของเอกภพมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน จากการศึกษาอันน่าเหลือเชื่อที่จัดทำโดยนักดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยฟลอริดา ซึ่งให้เบาะแสว่าเหตุใดดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และชีวิตจึงก่อตัวขึ้นในจักรวาลได้ หลังจากวิเคราะห์การกระจายตัวของกลุ่มกาแลคซีจำนวนมหาศาลนับล้านล้านกลุ่ม นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่ากฎทางกายภาพครั้งหนึ่งเคยชอบชุดของรูปร่างมากกว่าภาพสะท้อนในกระจก ราวกับว่าจักรวาลเองเคยชอบคนถนัดขวามากกว่าคนถนัดซ้าย หรือกลับกัน การค้นพบนี้เป็นไปได้ในบางส่วนโดย HiPerGator ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของ UF ซึ่งช่วยอธิบายคำถามที่อาจเป็นคำถามที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลวิทยา: ทำไมถึงมีสิ่งใดอยู่ นั่นเป็นเพราะความถนัดบางอย่างในช่วงเวลาแรกสุดของการสร้างจำเป็นต้องอธิบายว่าทำไมจักรวาลจึงถูกสร้างขึ้นจากสสาร สิ่งที่ทำให้ทุกสิ่งที่เราเห็น ผลลัพธ์ยังช่วยยืนยันหลักการสำคัญของทฤษฎีบิกแบงของการกำเนิดเอกภพ “ฉันสนใจคำถามใหญ่ๆ เกี่ยวกับจักรวาลมาโดยตลอด จุดเริ่มต้นของเอกภพคืออะไร? กฎอะไรที่มันวิวัฒนาการ? ทำไมถึงมีบางอย่างมากกว่าไม่มีอะไรเลย” Zachary Slepian ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ UF ผู้ดูแลการศึกษาใหม่กล่าว "งานนี้ตอบคำถามสำคัญเหล่านั้น" Slepian ทำงานร่วมกับนักวิจัยหลังปริญญาเอกของ UF และผู้เขียนคนแรกของการศึกษา Jiamin Hou และนักฟิสิกส์ Lawrence Berkeley National Laboratory Robert Cahn เพื่อทำการวิเคราะห์ ทั้งสามคนเผยแพร่ผลการวิจัยของพวกเขาในวารสาร ประกาศรายเดือนของสมาคมดาราศาสตร์ (“การวัดโหมดพาริตี-คี่ในฟังก์ชันความสัมพันธ์ 4 จุดขนาดใหญ่ของ Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey ข้อมูลที่สิบสองปล่อยข้อมูล CMASS และ LOWZ galaxys”).

ภาพสะท้อน

การศึกษาของพวกเขาได้รับการออกแบบมาเพื่อค้นหาการละเมิดแนวคิดที่เรียกว่า "สมมาตรแบบพาริตี" ในวิชาฟิสิกส์ ซึ่งหมายถึงการสะท้อนภาพสะท้อนในกระจกซึ่งคล้ายกับการถนัดซ้ายหรือถนัดขวา หลายสิ่งในฟิสิกส์อาจกล่าวได้ว่ามีความถนัด เช่น การหมุนของอิเล็กตรอน กฎของฟิสิกส์ในปัจจุบันมักจะไม่สนใจว่าการหมุนนี้จะหมุนไปทางซ้ายหรือขวา การประยุกต์ใช้กฎของฟิสิกส์ที่เท่าเทียมกันหรือสมมาตรนั้นโดยไม่คำนึงถึงความถนัดนั้นเรียกว่าสมมาตรพาริตี ปัญหาเดียวคือความสมมาตรของพาริตี้ต้องถูกทำลายในบางจุด การละเมิดความเท่าเทียมกันในสมัยโบราณบางอย่าง - ความชอบบางอย่างสำหรับสิ่งที่ถนัดขวาหรือถนัดซ้ายในอดีตอันไกลโพ้น - จำเป็นต้องอธิบายว่าเอกภพสร้างสสารมากกว่าปฏิสสารได้อย่างไร ถ้าสมมาตรแบบพาริตีเกิดขึ้นระหว่างบิกแบง สสารและปฏิสสารที่มีส่วนเท่าๆ กันจะรวมกัน ทำลายล้างซึ่งกันและกัน และทำให้เอกภพว่างเปล่าโดยสิ้นเชิง ดังนั้นในบทความล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Physical Review Letters, Slepian, Hou และ Cahn จึงเสนอวิธีที่สร้างสรรค์ในการค้นหาหลักฐานว่าความเท่าเทียมกันนั้นถูกละเมิดอย่างแท้จริงในช่วงบิ๊กแบง แนวคิดของพวกเขาคือการจินตนาการถึงการรวมกันของสี่กาแลคซีในท้องฟ้ายามค่ำคืน เชื่อมต่อกาแลคซีทั้งสี่เข้าด้วยกันด้วยเส้นสมมุติ และคุณก็จะได้ปิรามิดทรงจัตุรมุข นี่คือรูปทรง 3 มิติที่ง่ายที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และเป็นรูปทรงที่ง่ายที่สุดที่มีภาพสะท้อนในกระจก ซึ่งเป็นการทดสอบหลักสำหรับความสมมาตรแบบพาริตี วิธีการของพวกเขาต้องการการวิเคราะห์จัตุรมุขที่เป็นไปได้หลายล้านล้านแห่งสำหรับกาแลคซีแต่ละแห่งจากล้านกาแลคซี ซึ่งเป็นจำนวนที่รวมกันอย่างไม่น่าเชื่อ “ในที่สุดเราก็รู้ว่าเราต้องการคณิตศาสตร์ใหม่” สเลเปียนกล่าว ดังนั้นทีมของ Slepian จึงพัฒนาสูตรทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งทำให้การคำนวณจำนวนมหาศาลสามารถดำเนินการได้ในระยะเวลาที่เหมาะสม มันยังต้องใช้พลังในการคำนวณอีกมาก “เทคโนโลยีเฉพาะของ UF ที่เรามีอยู่ที่นี่พร้อมกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ HiPerGator และ GPU ขั้นสูงช่วยให้เราสามารถเรียกใช้การวิเคราะห์ได้หลายพันครั้งด้วยการตั้งค่าที่แตกต่างกันเพื่อทดสอบผลลัพธ์ของเรา” เขากล่าว กลุ่มของ Slepian ค้นพบว่าแท้จริงแล้ว เอกภพได้พิมพ์สิ่งที่ชอบสำหรับคนถนัดซ้ายหรือถนัดขวาไว้แต่เนิ่นๆ ลงบนวัตถุที่กลายมาเป็นกาแล็กซีในปัจจุบันในที่สุด (คณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนทำให้ยากที่จะบอกว่าการตั้งค่านั้นเหมาะสำหรับคนถนัดขวาหรือคนถนัดซ้าย) พวกเขาสร้างการค้นพบด้วยระดับความแน่นอนที่เรียกว่าซิกมาเจ็ด ซึ่งเป็นการวัดว่าไม่น่าจะเป็นไปได้เพียงใดที่จะบรรลุผลตามโอกาสเพียงอย่างเดียว ในทางฟิสิกส์ ผลลัพธ์ที่มีนัยสำคัญเท่ากับ XNUMX ซิกมาหรือสูงกว่านั้นโดยทั่วไปถือว่าเชื่อถือได้ เนื่องจากโอกาสที่จะได้ผลลัพธ์ในระดับนี้มีน้อยมาก การวิเคราะห์ที่คล้ายกันซึ่งดำเนินการโดยอดีตสมาชิกห้องปฏิบัติการ Slepian โดยใช้วิธีการที่เสนอโดย Slepian, Cahn และ Hou ระบุการตั้งค่าความถนัดมือสากลแบบเดียวกัน แม้ว่าจะมีความเชื่อมั่นทางสถิติน้อยกว่าเล็กน้อยเนื่องจากความแตกต่างในการออกแบบการศึกษา ยังคงเป็นไปได้ที่ความไม่แน่นอนในการวัดพื้นฐานสามารถอธิบายความไม่สมมาตรได้ โชคดีที่ตัวอย่างดาราจักรขนาดใหญ่กว่ามากจากกล้องโทรทรรศน์ยุคหน้าสามารถให้ข้อมูลเพียงพอที่จะลบความไม่แน่นอนเหล่านี้ในเวลาเพียงไม่กี่ปี กลุ่มของ Slepian ที่ UF จะทำการวิเคราะห์ข้อมูลใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นนี้ โดยเป็นส่วนหนึ่งของทีมกล้องโทรทรรศน์ Dark Energy Spectroscopic Instrument นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่มีการตรวจพบการละเมิดความเท่าเทียมกัน แต่เป็นหลักฐานแรกของการละเมิดความเท่าเทียมกันที่อาจส่งผลต่อการรวมกลุ่มสามมิติของกาแลคซีในเอกภพ หนึ่งในกองกำลังพื้นฐานซึ่งเป็นกองกำลังที่อ่อนแอก็ละเมิดความเสมอภาคเช่นกัน แต่การเข้าถึงมีจำกัดอย่างมาก และไม่สามารถมีอิทธิพลต่อขนาดของกาแลคซีหรืออธิบายถึงปริมาณสสารในเอกภพได้ อิทธิพลสากลนั้นต้องการการละเมิดความเสมอภาคที่จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เกิดบิกแบง ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่เรียกว่าอัตราเงินเฟ้อ “เนื่องจากการละเมิดความเท่าเทียมกันสามารถตราตรึงในเอกภพในช่วงเงินเฟ้อเท่านั้น หากสิ่งที่เราพบเป็นความจริง หลักฐานดังกล่าวจะเป็นหลักฐานบ่งชี้ถึงการพองตัว” สเลเปียนกล่าว การค้นพบโดยห้องทดลองของ Slepian ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่ากฎของฟิสิกส์เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ซึ่งจะต้องใช้ทฤษฎีใหม่ที่นอกเหนือไปจาก Standard Model ซึ่งเป็นทฤษฎีที่อธิบายจักรวาลปัจจุบันของเรา

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก นาโนเวิร์ค