科学家首次发现宇称不守恒证据

一项关于宇宙中宇称对称性破坏的科学研究，这一发现对于理解宇宙中物质的丰富性至关重要。宇称对称性，或称为P对称性，是指物理定律对物体及其镜像是相同的。然而，宇宙中物质与反物质的不对称性表明，存在某种形式的宇称不守恒。

几代物理学家坚信物理定律是完全对称的，但事实并非如此。

最近，在一篇新论文中，发现了宇宙诞生时必然违反对称性的第一个证据。

这项研究由佛罗里达大学的天文学家进行，他们通过分析数百万万亿个三维星系四元组，发现了宇宙在形成过程中倾向于一组形状而不是它们的镜像。这种宇称不守恒现象可能发生在宇宙大爆炸后的膨胀时期，对星系的形成产生了影响，并且是解释宇宙中物质多于反物质的关键。

这种现象被称为宇称对称性破缺，表明在宇宙历史上的某个时期，物理定律发生了变化，对宇宙的演化产生了重大影响。

研究者使用了复杂的数学公式和佛罗里达大学的HiPerGator超级计算机来处理大量的数据。他们的发现具有高统计可信度，使用了七西格玛的确定度来衡量结果的可靠性。这项研究不仅支持了宇宙大爆炸理论的一个核心部分，还为解释宇宙中物质的丰富性提供了新的视角。

这项研究由佛罗里达大学天文学教授扎卡里·斯莱皮恩和博士后研究员侯嘉敏及劳伦斯伯克利国家实验室的物理学家罗伯特·卡恩合作进行，并发表在《皇家天文学会月刊》和《物理评论快报》上。他们的方法需要分析一百万个星系中每个星系的一万亿个假想四面体，这一复杂的数学公式和计算需要佛罗里达大学的HiPerGator超级计算机技术支持。

尽管研究尚未确定宇宙偏向“右”还是“左”，但科学家们看到了宇宙确实有偏好的明确证据。这一发现有助于证实宇宙大爆炸理论，并解释为什么宇宙中有更多的物质而非反物质，从而为理解宇宙的起源和演化提供了新的视角。

尽管科学家对这一宇称不守恒信号充满信心，但底层测量的不确定性仍有可能解释这种不对称现象。值得庆幸的是，下一代望远镜提供的更大星系样本可以在短短几年内提供足够的数据来消除这些不确定性。佛罗里达大学的斯莱皮恩团队将作为暗能量光谱仪望远镜团队的一员，对这些新的、更可靠的数据进行分析。

宇称不守恒现象
宇称不守恒现象，即物理定律在空间反射变换下的不对称性，是粒子物理学中一个重要的研究领域。它在不同的宇宙模型中可能以不同的形式存在，并且在解释宇宙中物质与反物质的不对称性方面扮演着关键角色。

在粒子物理学的标准模型中，宇称不守恒首次在弱相互作用中被观测到，特别是在1956年由李政道和杨振宁提出，并由吴健雄通过钴60衰变的实验验证。

此后，宇称不守恒（CP破坏）被认为是粒子物理标准模型中解释我们宇宙中物质-反物质不对称性的关键机制之一。

这并不是第一次发现宇称不守恒现象，但这是宇称不守恒现象可能影响宇宙中星系的三维聚集的第一个证据。基本力之一——弱力，也违反宇称。但它的影响范围极其有限，无法影响星系的规模。这种星系影响需要宇称不守恒现象发生在宇宙大爆炸的那一刻，这一时期被称为膨胀。

由于宇称不守恒只有在膨胀期间才会在宇宙中留下痕迹，如果我们的发现属实，那么它就为膨胀提供了确凿的证据。

弱力的宇称不守恒也不能解释物质的丰富性。在一个对称的宇宙中，大爆炸应该会创造出等量的物质和反物质，它们会相互湮灭，让宇宙中没有恒星和行星。由于我们最终得到的是一个主要由物质构成的宇宙，物理学家们长期以来一直在寻找早期创世​​中存在不对称现象的迹象。

现在，科学家们正在竞相提出一种理论，来解释宇宙的镜像偏好和物质过剩现象。