Bisher unbeachtete mathematische Eigenschaft kosmologischer Modelle entdeckt

Die Hubble-Konstante ist eine Einheit, die beschreibt, wie schnell sich das Universum ausdehnt. Diskrepanzen in der Hubble-Konstante haben Astronomen jahrelang geärgert. Die Herausforderung besteht darin, dies zu tun, ohne die Übereinstimmung zwischen Standardmodellvorhersagen und anderen kosmologischen Phänomenen, wie z kosmischer mikrowellenhintergrund.

Ein Team von Wissenschaftlern, darunter Francis-Yan Cyr-Racine, Assistenzprofessor am Institut für Physik und Astronomie an der University of New Mexico, Fei Ge, und Lloyd Knox an der University of California, Davis, fragen sich, ob ein solches kosmologisches Szenario existiert .

Sie haben eine bisher unbeachtete mathematische Eigenschaft kosmologischer Modelle entdeckt, die eine ermöglichen könnte schnellere Expansionsrate während sie die am genauesten getesteten anderen Vorhersagen des kosmologischen Standardmodells kaum ändern. Sie fanden heraus, dass eine einheitliche Skalierung der gravitativen Freifallraten und der Photon-Elektronen-Streurate die meisten dimensionslosen kosmologischen Observablen nahezu unverändert lässt.

Wissenschaftler stellten fest, „Grundsätzlich weisen wir darauf hin, dass viele der Beobachtungen, die wir in der Kosmologie machen, eine inhärente Symmetrie bei der Neuskalierung haben Universum als Ganzes. Dies könnte erklären, warum es anscheinend eine Diskrepanz zwischen verschiedenen gibt Messungen der Expansionsrate des Universums.“

Die Ergebnisse könnten dazu führen, den kosmischen Mikrowellenhintergrund und großräumige Strukturbeobachtungen mit hohen Werten in Einklang zu bringen Hubble-Konstante: Finden Sie ein kosmologisches Modell, in dem die Skalierungstransformation realisiert werden kann, ohne Messungen von Größen zu verletzen, die nicht durch Symmetrie geschützt sind.

Außerdem könnte es ein Problem lösen, das sich als herausfordernd herausgestellt hat.

Wissenschaftler werden zu einer aufregenden Schlussfolgerung getrieben, wenn das Universum diese Symmetrie irgendwie nutzt: dass es ein Spiegeluniversum gibt, das bemerkenswert identisch mit unserem ist, aber für uns unsichtbar ist, außer durch Gravitationseinwirkung auf unsere Welt. Ein solcher dunkler Sektor der „Spiegelwelt“ würde eine effektive Skalierung der Gravitationsraten des freien Falls ermöglichen, während die jetzt gemeldete genaue mittlere Photonendichte beibehalten wird.

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Mit einfachen Worten, eine unsichtbare „Spiegelwelt“ aus Partikeln, die nur über die Schwerkraft mit unserer Welt interagiert, könnte der Schlüssel zur Lösung eines großen Rätsels sein – dem Problem der Hubble-Konstante.

Cyr-Root sagte, „In der Praxis konnte diese Skalierungssymmetrie nur realisiert werden, indem eine Spiegelwelt in das Modell aufgenommen wurde – ein Paralleluniversum mit neuen Teilchen, die alle Kopien bekannter Teilchen sind. Die Idee der Spiegelwelt entstand erstmals in den 1990er Jahren, wurde aber bisher nicht als mögliche Lösung für das Problem der Hubble-Konstante erkannt.“

„Das mag auf den ersten Blick verrückt erscheinen, aber solche Spiegelwelten haben eine große Physikliteratur in einem ganz anderen Kontext, da sie helfen können, ein wichtiges Problem in der Teilchenphysik zu lösen. Unsere Arbeit ermöglicht es uns, diese große Literatur erstmals mit einem wichtigen Problem der Kosmologie zu verknüpfen.“

Zeitschriftenreferenz:

  1. Francis-Yan Cyr-Racine, Fei Ge, Lloyd Knox. Symmetrie kosmologischer Observablen, ein Spiegelwelt-Dunkelsektor und die Hubble-Konstante. Briefe zur körperlichen Überprüfung, 2022; 128 (20) DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.201301

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