Искривленный свет из начала времен может раскрыть совершенно новую физику
Поворот в первом свете Вселенной может намекнуть на то, что ученым нужно переосмыслить физику.
Пара японских ученых изучала поляризацию или ориентацию света космического микроволнового фонового излучения, одного из первых источников света, испускаемого после рождения Вселенной. Они обнаружили, что поляризация фотонов или световых частиц может немного отклоняться от их первоначальной ориентации, когда свет впервые был получен. И темная энергия или темная материя могли быть ответственны за это вращение. (Темная энергия – это гипотетическая сила, которая раскалывает Вселенную, а предполагаемая темная материя – это вещество, которое оказывает гравитационное притяжение, но не взаимодействует со светом.)
Повернутая сигнатура поляризации фотона говорит ученым, что что-то могло взаимодействовать с этими фотонами – в частности, то, что нарушает симметрию, которую физики называют четностью. Эта симметрия или паритет говорит о том, что все выглядит и ведет себя одинаково, даже в перевернутой системе – подобно тому, как все выглядит в зеркале. И если бы система следовала этому правилу четности, этого изменения ротации не было бы.
Четность демонстрируют все субатомные частицы и все силы, кроме слабой силы. Однако новые результаты предполагают, что все, с чем мог взаимодействовать ранний свет, могло нарушать этот паритет.
«Может быть, есть какая-то неизвестная частица, которая вносит вклад в темную энергию, которая, возможно, вращает поляризацию фотона», – сказал ведущий автор исследования Юто Минами, физик из Института элементарных и ядерных исследований (IPNS) Организации по исследованию ускорителей высоких энергий (KEK). ) в Японии.
Когда космическое микроволновое фоновое излучение или реликтовое излучение было впервые испущено 13,8 миллиарда лет назад, оно было поляризовано в том же направлении. Изучение того, как поляризация света менялась с течением времени, позволяет ученым исследовать историю Вселенной с тех пор, глядя на то, как свет изменился, когда он путешествует в пространстве и времени.
Ранее ученые изучали поляризацию реликтового излучения и то, как оно поворачивается с течением времени, но они не смогли измерить его достаточно точно, чтобы изучить четность из-за большой неопределенности в калибровке детекторов, которые измеряют поляризацию фотона. В новом исследовании, опубликованном 23 ноября в журнале Письма с физическими проверками, исследователи придумали способ точно измерить вращение инструментов, используя другой источник поляризованного света – пыль из Млечного Пути. Поскольку этот свет не прошел так далеко, вероятно, он не сильно зависит от темной энергии или темной материи.
Используя пыльный свет Млечного Пути, ученые смогли точно определить, как их инструменты были ориентированы, поэтому они знали, что вращение в свете было реальным, а не чем-то вызванным их инструментами. Это позволило им определить, что вращение поляризации реликтового излучения было отличным от нуля, что означает, что свет взаимодействовал с чем-то, что нарушает четность. Возможно, что-то в ранней Вселенной повлияло на свет, но более вероятно, что это было что-то на пути света, когда он двигался к Земле, – сказал Минами Live Science.
Это может быть темная энергия или темная материя, а это означает, что частицы, из которых состоят эти загадочные вещества, нарушают четность.
Авторы сообщили о своих результатах с достоверностью 99,2%, что означает, что вероятность получить аналогичные результаты случайно составляет 8 из 1000. Однако это не так уверенно, как того требуют физики для абсолютного доказательства. Для этого им нужны пять сигм или 99,99995% уверенности, что, вероятно, невозможно с данными только одного эксперимента. Но в будущих и существующих экспериментах можно будет собрать более точные данные, которые можно будет откалибровать с помощью новой техники для достижения достаточно высокого уровня уверенности.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
