Bilim adamları, evrenin simetrilerini test etmek için siyah delikli birleşme kullanıyor

Yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme Mektupları Perşembe günü, bilim adamları, gelişmiş Ligo ve Başak tarafından tespit edilen siyah delikli birleşmelerden yerçekimi dalgası emisyonunun elini inceleyerek evrenimizde ayna asimetrilerinin varlığını test eden yenilikçi bir çalışma gerçekleştirdiler.

Kozmolojik prensip olarak bilinen modern kozmolojinin sütunu, büyük ölçeklerde gözlemlendiğinde, evrenin izotropik ve homojen olduğunu belirtir. Bu, evrendeki tüm gözlemciler, nerede olduklarına veya nereye baktıklarına bakılmaksızın aynı yapıları kabaca gözlemleyecektir. Sonuç olarak, evren saat veya saat yönünün tersine dönen, ancak “ayna simetrisi” olarak bilinen şeyler için bir tercih göstermemelidir.

Einstein’ın genel görelilik olarak bilinen yerçekimi teorisi, büyük cisimlerin, ışık hızında kaynaklarından uzaklaşan uzay -zaman çarpıtmalarından oluşan yerçekimi dalgaları olarak bilinen bir tür radyasyon üretebileceğini öngörür. Bu tür dalgalar, süpernova, siyah delik birleşmeleri veya Big Bang’in kendisi gibi evrendeki en şiddetli olaylardan bazılarında üretilir.

Tıpkı elektromanyetik dalgalar gibi, yerçekimi dalgaları da polarizasyon olarak bilinen bir özelliğe sahiptir, bu da sağ veya sola verilebilir. Başka bir deyişle, dalga bir şekilde yayılma yönüne bir şekilde “saat veya kilitlenebilir. Bazı siyah delikli birleşme türleri-özellikle de önceki bir yörünge düzlemi gösterenler-gerçekten de ayrı ayrı ayna simetrisini kırarak bir polarizasyondan fazla bir polarizasyon üretebilir.

Bir Futbol Analojisi

Bununla birlikte, kozmolojik prensip geçerlise, bahsedilen aşırılıklar evrendeki tüm kaynaklarda ortalama olarak ortalama olmalıdır. Juan Calderón Bustillo, gazetenin baş yazarı ve Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (Igfae), Santiago de Compostela ve Xunta de Galicia Üniversitesi ortak merkezi, basit bir futbol benzetmesi öneriyor.

“Futbolda, ayağın iç veya dış kısmı ile topu tekmelemenin iki ana yolu vardır. Birincisi, topun farklı şekilde dönmesine neden olur (David Beckham’ın ünlü freekicks’ini düşünürken), tersi ters dönüşü indükleyecektir ( Modric veya bu hareketi ustalaşan genç süperstar Lamine Yamal’ı düşünün).

“Bununla birlikte, çoğu atış, haç ve geçiş, ayağın iç tarafı ile yapılır, çünkü bu topu kontrol etmeyi çok daha kolay hale getirir, değil mi? Bu, iki tür spin arasında bir asimetri indükleyerek futbol ‘ayna asimetrik hale getirir. ‘ Evren ve yerçekimi ile ilgili standart varsayımlarımız geçerlise, bu evrendeki siyah delikli birleşmeler tarafından yayılan dalgalara gelmemelidir. “

Siyah delik birleşmeleri sağ mı yoksa solak mı?

Bu çalışmada yazarlar, ileri Ligo ve Başak tarafından tespit edilen 47 siyah delikli birleşme tarafından yayılan dalgaların polarizasyonunu ölçtü ve üç ana sonuç buldular. Birincisi, sonuçlar kozmolojik prensibe uygun olarak kaynaklar arasında boş bir ortalama polarizasyon ile tutarlıdır.

Valencia Üniversitesi Ramón y Cajal araştırmacısı olan Dr. Nicolas Sanchis-Gual, “İstatistikler çok sınırlı, bu yüzden belirsizlikler hala büyük. Bu kozmik futbol oyunu bitmekten çok uzak.”

İkincisi, çalışma, ayna simetrisini kesin olarak kıran GW200129 olarak bilinen sadece bir bireysel sistemi tanımlamıştır. Bununla birlikte, bu durumlar ayrı ayrı tespit edilemese bile, incelenen siyah delikli birleşmelerin en az% 82’sinin bunu yapması gerektiğini de gösterir.

Penn State’in ortak yazarı ve postdoc Koustav Chandra, “GW200129’un ayna simetrisini kırması biraz doğaldır, çünkü bu sistemin önceden yörünge düzlemine sahip olduğu bilinmektedir. Ancak, sonucumuzun bir çok fazla birleşme de kırdığını göstermektedir. , bu beklenmedik sonuçlara sahip olabileceğini öne sürüyor.

Son olarak, Madrid’in III. Üniversitesindeki Cesar Nombela araştırmacısı Dr. Adrian Del Rio’nun, sonuçların kuantum yerçekimi alanı için de yüksek ilgi gördüğü gibi.

“Önceki bir çalışmada, ayna asimetrik birleşmelerinin, kuantum vakumundan net bir polarize foton emisyonu üretebileceğini gösterdik. “Dr. Del Rio diyor.

Çalışmanın en ilginç noktasını vurgulayarak, “Einstein’ın evreni büyük ölçekli davranışı yöneten yerçekimi denklemleri, ters eldenin her biri için sol (sağda) elle bir yerçekimi kaynağına izin veriyor. Ancak bu denklemler , evrenimizde aynı oranlara sahip her iki kaynak türünün varlığını gerektirmez.

Sonuç olarak, bu yeni yöntem, Hubble gerginliğinin arkasındaki gizemi çözmeye yardımcı olmak için büyük bir potansiyele sahiptir.

Parçacık fiziğine beklenmedik bir paralellik

Farklı bir çalışmada piyasaya sürülmüş Açık Arxiv Bu Salı günü, yazarlar analiz edilen gözlemlenebilirin, yerçekimi geri tepme veya tekme olarak bilinen çok iyi bilinen bir güçlü alan fenomeni ile yakından ilişkili olduğunu göstermişlerdir.

Samson Leong, Hong Kong Çin Üniversitesi’nden Ph.D öğrencisi ve bu çalışmanın liderliği şöyle açıklıyor: “Siyah delik birleşmeleri yerçekimi dalgalarını izotropik olmayan bir şekilde yayar. Tıpkı bir silah vurduğunuzda olduğu gibi, bu da bu Geri tepme elde etmek için son siyah delik.

“Bu son siyah deliğin de bir dönüşü olacak. Futbol topları durumunda olduğu gibi, bu spin hareket yönüne göre sağ veya solda olabilir. Bu ikinci çalışmada gözlemlenebilir olduğunu bulduk. Dalgaların net polarizasyonu, spin yönü boyunca tekme projeksiyonu ile doğrusal olarak ilişkilidir.

Yukarıdakiler, zayıf güç tarafından kırılma paritesi-simetrisinin keşfedilmesine yol açan deneyle büyüleyici bir benzetme oluşturur. Bu ünlü deneyde, Prof. Chien-Shiung Wu ve meslektaşları, kobalt atomlarının beta bozulmasından kaynaklanan elektronların izotropik olarak yayılmanın aksine, kobalt atom spin yönü boyunca tercihen “yukarı doğru” yayıldığını buldular.

Calderon Bustillo, “Bizim durumumuzda, siyah delikli birleşmelerden kaynaklanan siyah deliklerin, spin yönlerine göre tercihen ‘yukarı doğru’ veya ‘aşağıya’ geri tepme olup olmadığını test ederek çok benzer bir şey yapıyoruz.”