宇宙微波背景辐射中出现违反宇称守恒定律的神秘现象

2021年2月5日15:25:11 评论 67

宇宙微波背景辐射中出现违反宇称守恒定律的神秘现象

图为欧洲航天局普朗克望远镜拍摄的天空测量图像。炽热的颜色区域表示星系内外的尘埃被极化了。新浪网讯北京时间2月4日消息,据外媒报道,目前,两名日本科学家已经观测到来自宇宙微波背景辐射(CMB)的偏振光,这是宇宙诞生之初最早释放的光。他们发现,当光第一次产生时,偏振光或光粒子可能会从它们原来的方向稍微旋转。暗能量或暗物质可能是这种自转的原因。有报道称暗能量是一种假设的宇宙神秘力,而暗物质是一种引力但不与光相互作用。

光子极化的旋转符号表明可能有某种物质与这些光子相互作用,特别是违反了物理学家称为“宇称守恒定律”的宇宙对称性。根据宇称守恒定律,即使在一个倒置的系统中,所有的事物都有相同的外观和行为,就像事物的镜像效应一样。如果宇宙系统遵循这个理论,138亿年前产生的宇宙微波背景光子的偏振方向不会发生偏转。

宇称守恒定律体现在所有亚原子粒子和除弱力以外的所有力中。然而,最新的研究结果表明,在早期宇宙中,光可能与之相互作用的一切都可能违反这种宇称守恒。

日本高能加速器研究组织(KEK)粒子与核研究所(IPNS)的物理学家游斗美并说:“可能有一些未知粒子能够产生暗能量,并可能导致偏振光子旋转。”

138亿年前,宇宙微波背景辐射第一次释放时,是同向极化。通过观察光在穿越时空的过程中是如何变化的,通过观察光的偏振是如何随时间旋转的,科学家可以了解宇宙的历史演变。

在此之前,科学家们已经研究了宇宙微波背景辐射的偏振以及宇宙微波背景辐射的偏振光是如何随时间旋转的。然而,由于测量光子偏振的探测器的校准具有很大的不确定性,他们不能进行精确的测量来研究宇称守恒。

2020年11月23日,发表在《物理评论快报》杂志上的一项新研究表明,研究人员发现了一种利用另一种偏振光源——银河系尘埃精确测量偏振光旋转特性的方法。因为偏振光距离不远,很可能不会受到暗能量或暗物质的强烈影响。

科学家可以通过使用来自银河系尘埃的偏振光来精确计算他们的仪器是如何定位的。因此,他们知道偏振光的旋转是真实的,不是他们的仪器引起的,这使他们能够确定宇宙微波背景辐射的偏振光旋转,这意味着光与违反宇称守恒的宇宙物质相互作用。有可能是早期宇宙中的某些物质影响了光,但更有可能是某些物质干扰了光到达地球的路径。这很可能是暗能量或者暗物质,也就是说组成这些神秘物质的粒子违反了宇称守恒定律。(叶青城)

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