SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT . BIS REPETITA .POURQUOI QUELSQUE CHOSE PLUTOT QUE RIEN ?????

 notes

The laws of physics have not always been symmetric, which may explain why you exist

A

Les lois de la physique n'ont pas toujours été symétriques, ce qui peut expliquer pourquoi vous existez

par l'Université de Floride

Crédit : Pixabay/CC0 Domaine public

Pendant des générations, les physiciens étaient convaincus que les lois de la physique étaient parfaitement symétriques. Jusqu'à ce qu'ielles ne le soient plus.

La symétrie est une idée ordonnée et attrayante qui s'effondre dans notre univers désordonné. En effet, depuis les années 1960, une sorte de brisure de symétrie est nécessaire pour expliquer pourquoi il y a plus de matière que d'antimatière dans l'univers, c'est-à-dire pourquoi tout cela existe.

Mais identifier la source de cette violation de la symétrie existentielle, voire en trouver la preuve, a été impossiblejusqu'ici.

Pourtant, dans un nouvel article publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, des astronomes de l'Université de Floride ont trouvé la première preuve de cette violation nécessaire de la symétrie au moment de la création. Les scientifiques de l'UF ont étudié un énorme million de billions de quadruplés galactiques tridimensionnels dans l'univers et ont découvert que l'univers, à un moment donné, a préféréun ensemble de formes à leurs images miroir.

Cette idée, connue sous le nom de violation de la symétrie de parité, indique une période infinitésimale de l'histoire de notre univers où les lois de la physique étaient différentes de ce qu'elles sont aujourd'hui, avec d'énormes conséquences sur l'évolution de l'univers.

Le résultat, établi avec un haut niveau de confiance statistique, a deux conséquences principales. Premièrement, cette violation de la parité n'a pu s'imprimer sur les futures galaxies qu'au cours d'une période d'inflation extrême dans les premiers instants de l'univers, confirmant une composante centrale de la théorie du Big Bang sur l'origine du cosmos.

La violation de la parité aiderait également à répondre à la question peut-être la plus cruciale de la cosmologie : pourquoi y a-t-il quelque chose plutot que rien ? En effet, la violation de la parité est nécessaire pour expliquer pourquoi il y a plus de matière que d'antimatière, une condition essentielle pour que les galaxies, les étoiles, les planètes et la vie se forment comme elles l'ont fait.

"J'ai toujours été intéressé par les grandes questions sur l'univers. Quel est le début de l'univers ? Quelles sont les règles selon lesquelles il évolue ? Pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?" a déclaré Zachary Slepian, un professeur d'astronomie de l'UF qui a supervisé la nouvelle étude. "Ce travail répond à ces grandes questions."

Slepian a travaillé avec le chercheur postdoctoral de l'UF et le premier auteur de l'étude, Jiamin Hou, et le physicien du Laboratoire national Lawrence Berkeley, Robert Cahn, pour mener l'analyse. Le trio a publié ses découvertes le 22 mai dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Les mêmes chercheurs ont d'abord proposé l'idée de rechercher la violation de la parité à l'aide de quadruplets de galaxies dans un article qui a également été récemment publié dans Physical Review Letters.

La symétrie de parité est l'idée que les lois physiques ne devraient pas préférer une forme à son image miroir. Les scientifiques utilisent généralement le langage de la « latéralité » pour décrire ce trait, car nos mains gauche et droite sont des images miroir que nous connaissons tous. Il n'y a aucun moyen de faire pivoter votre main gauche en trois dimensions pour qu'elle ressemble à votre main droite, ce qui signifie qu'elles se distinguent toujours l'une de l'autre.

La violation de la parité signifierait que l'univers a une préférence pour les formes gauchers ou droitiers. Pour découvrir la latéralité de l'univers, le laboratoire de Slepian a imaginé toutes les combinaisons possibles de quatre galaxies reliées par des lignes imaginaires dans l'espace. Cela donne un objet 3D appelé tétraèdre, comme une pyramide déséquilibrée, la forme la plus simple qui a une image miroir. Ils ont défini les tétraèdres galactiques droitiers et gauchers en fonction de la façon dont les galaxies étaient connectées à leurs partenaires les plus proches et les plus éloignés dans ces formes imaginaires.

Leur méthode nécessitait l'analyse d'un billion de tétraèdres imaginaires pour chacune d'un million de galaxies, un nombre ahurissant de combinaisons. "Finalement, nous avons réalisé que nous avions besoin de nouvelles mathématiques", a déclaré Slepian.

L'équipe de Slepian a donc développé des formules mathématiques sophistiquées qui ont permis d'effectuer les immenses calculs dans un délai raisonnable. Cela nécessitait encore une quantité considérable de puissance de calcul. "La technologie unique d'UF que nous avons ici avec le supercalculateur HiPerGator nous a permis d'exécuter l'analyse des milliers de fois avec différents paramètres pour tester notre résultat", a-t-il déclaré.

Les aspects techniques de l'analyse rendent difficile de dire si l'univers préfère les formes "droitières" ou "gauchères", mais les scientifiques ont vu des preuves claires que le cosmos a une préférence. Ils ont établi leur conclusion avec un degré de certitude connu sous le nom de sept sigma, une mesure de la probabilité qu'il y ait peu de chances d'obtenir le résultat en se basant uniquement sur le hasard. En physique, un résultat avec une valeur sigma de cinq ou plus est généralement considéré comme fiable car les chances d'un résultat aléatoire à ce niveau sont extrêmement faibles. Une analyse similaire, menée par un ancien membre du laboratoire Slepian, a identifié la même préférence de forme universelle, mais avec un peu moins de confiance statistique en raison de différences dans la conception de l'étude.

Bien que les scientifiques soient confiants dans ce signal de violation de parité, il reste possible que l'incertitude dans les mesures sous-jacentes puisse expliquer l'asymétrie. Heureusement, des échantillons beaucoup plus importants de galaxies provenant de télescopes de nouvelle génération pourraient fournir suffisamment de données pour effacer ces incertitudes en quelques années seulement. Le groupe de Slepian à l'UF effectuera son analyse sur ces nouvelles données plus robustes dans le cadre de l'équipe du télescope Dark Energy Spectroscopic Instrument.

Ce n'est pas la première fois qu'une violation de parité est repérée, mais c'est la première preuve d'une violation de parité qui pourrait affecter le regroupement tridimensionnel des galaxies dans l'univers. L'une des forces fondamentales, la force faible, viole également la parité. Mais sa portée est extrêmement limitée, et elle ne peut pas influencer l'échelle des galaxies. Cette influence galactique nécessiterait qu'une violation de la parité se produise juste au moment du Big Bang, une période connue sous le nom d'inflation.

"Étant donné que la violation de la parité ne peut être imprimée sur l'univers que pendant l'inflation, si ce que nous avons trouvé est vrai, cela fournit des preuves irréfutables de l'inflation", a déclaré Slepian.

La violation de la parité de la force faible ne pouvait pas non plus expliquer l'abondance de matière. Dans un univers symétrique, le Big Bang aurait dû créer des quantités égales de matière et d'antimatière, qui se seraient annihilées et auraient laissé l'univers dépourvu d'étoiles et de planètes. Puisque nous nous sommes clairement retrouvés avec un univers constitué principalement de matière, les physiciens ont longtemps cherché un signe d'asymétrie dans la création primitive.

Les découvertes du laboratoire de Slepian ne peuvent pas encore expliquer comment nous nous sommes retrouvés avec cette abondance cruciale de matière. Le "comment" nécessitera une nouvelle physique allant au-delà du modèle standard, ce qui explique notre univers actuel. Mais les nouveaux résultats suggèrent fortement qu'il y avait une asymétrie aux premiers instants du Big Bang.

Maintenant, la course est lancée pour que les scientifiques produisent une théorie qui puisse expliquer la préférence de l'univers pour l'image miroir et l'excès de matière

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COMMENTAIRES

 Le sujer  ne me semble pas traité avec assez de p écision dans le papier proposé  a SCIENCE X et je suugère aux lecteurs  de consulter l original pour les parties maths et techniques,,

  Le sujet  du ''surgissement ''d une bulle   d un univers  a parttir de rien ou d'un désordre chaotique   de l 'Espace primitif   a une fois de plus été a bodé  dans ce site  il y a quelques semaine  et les réponses de  Jean jack MICALEF    et de Dominique  Mareau proposent elles aussi un ''nettoyage'' du modèle  Standard de la cosmologie    .....

XXXXXXXXXXXMore information: Jiamin Hou et al, Measurement of parity-odd modes in the large-scale 4-point correlation function of Sloan Digital Sky Survey Baryon Oscillation Spectroscopic Survey twelfth data release CMASS and LOWZ galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad1062

Robert N. Cahn et al, Test for Cosmological Parity Violation Using the 3D Distribution of Galaxies, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.201002

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  , Physical Review Letters 

Provided by University of Florida 

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