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科学家发现了物理定律不适用的时间,而我们的存在正是因为它

2024-04-25 14:00 来源:本站编辑

一项新的研究报告称,科学家们发现了新的证据,证明宇宙曾短暂地受到与今天不同的物理定律的支配,从而产生了我们赖以存在的一种违反。

这些结果打开了一扇通往神秘的暴胀时代的窗口,暴胀是宇宙在大爆炸后不到一秒的时间内呈指数级膨胀的超短时期。

通过研究在天空调查中观察到的100多万个星系,研究人员能够证明,宇宙更经常地将星系群塑造成特定的星团形状,而不是它的镜像。这一发现违反了所谓的宇称对称,这是我们当前物理模型中根深蒂固的一个观点,即宇宙本质上是对称的,并且在其相反的图像上不喜欢任何形状。

长期以来,科学家们一直怀疑所谓的“宇称违反”发生在早期宇宙中,部分原因是物质——构成我们所有人的物质——以某种方式变得比反物质——物质的对立面——丰富得多。我们目前的物理定律表明,物质和反物质应该在大爆炸之后相互抵消,但显然这并没有发生,因为,好吧,我们存在,我们是由物质构成的,还有很多其他的东西,比如恒星、行星和星系。相比之下,反物质在今天的宇宙中非常罕见,这是一个无法解释的结果,被认为是科学上最大的谜团之一。

现在,由佛罗里达大学博士后、宇宙学家侯佳敏(Jiamin Hou,音)领导的研究人员使用一台超级计算机分析了一个庞大的数据集,该数据集由数万亿个不同的“四联体”星系组成,即四个星系组成的近距离四面体形状。

结果显示,一个四面体明显比它的镜像更受青睐,这提供了第一个证据,证明暴胀时代宇称的破坏影响了后来宇宙历史上星系的聚集。周一发表在《皇家天文学会月报》上的一项研究称,这一新发现“为用3D大尺度结构探测暴胀时期的新力量开辟了一条新途径”。

“宇宙的开端是什么?”它发展的规则是什么?佛罗里达大学天文学教授、该研究的合著者扎卡里·斯皮恩在一份声明中说:“为什么有东西存在,而不是什么都没有?”“这项工作解决了这些大问题。”

星系四胞胎中奇怪的集群的发现是一个信号,表明宇宙的规律可能在膨胀时期以某种方式发生了变化。这种类型的事件无法用宇宙学的标准模型来解释,标准模型是一个得到充分证实的框架,可以解释我们宇宙中的许多现象。尽管标准模型是稳健的,但它面临着许多潜在的挑战,包括奇怪的证据表明,即使到今天,物理定律也可能不适用于宇宙的任何地方。

先前的研究也发现了早期宇宙中宇称违反的迹象,但这项研究的大部分研究都是在微小的亚原子尺度上进行的,而侯的团队则在巨大的宇宙尺度上进行了研究。研究人员在本周发表在《物理评论快报》上的另一项新研究中详细介绍了他们的新方法。

“在[宇宙的大尺度结构]中检测到违反宇称的信号将照亮早期的宇宙物理学,甚至可能揭示超出标准模型的物理过程,”研究小组在那项研究中说。

虽然侯和她的同事们已经发现了违反宇称的有力证据,但在测量中仍然存在不确定性,需要在未来几年进行交叉检查。幸运的是,许多下一代天文调查正在进行中,包括智利的维拉鲁宾天文台和欧洲航天局的欧几里得望远镜,该望远镜将于7月发射。这些项目将提供非常高质量的光谱观测,这将有助于在大尺度上研究宇称违反,以及许多其他主题。

我们还没有解决这个谜题:为什么宇宙中有东西,也就是物质,而不是什么都没有,根据我们目前对物理学的理解,宇宙应该是什么样子的。但是侯的团队报告的奇怪的星系群为这种奇怪的不平衡提供了新的线索,这种不平衡最终导致了我们的现代现实,包括恒星,行星和行星上的人,他们正在努力弄清楚这一切。

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