В поляризации реликтового излучения нашли следы нарушения четности
Физики сообщили об измерениях угла космического двулучепреломления с исключением статистической погрешности на основании данных о поляризации реликтового излучения, которые выпустила космическая обсерватория Planck в 2018 году. Сам угол оказался равен 0.35 ± 0.14 градуса, что исключает ноль со статистической точностью 2,4σ, а отличие этого угла от нуля — потенциальная мера взаимодействия электромагнитного излучения с темной материей и темной энергией. Избавиться от вклада систематической погрешности в результат ученым удалось благодаря одновременному измерению поляризации как реликтового излучения, так и микроволнового излучения от объектов в нашей галактике. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters, препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Считается, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва 13,8 миллиарда лет назад. Согласно этой теории, ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с крайне высокой плотностью энергии, давлением и температурой. В результате охлаждения и расширения в ней формировались элементарные частицы и механизмы их взаимодействия. Первыми образовались бозоны, отвечающие за электрослабое взаимодействие, за ними последовательно появились кварки, адроны и лептоны. Первые три минуты жизни Вселенной завершились образованием звездного вещества в процессе первичного нуклеосинтеза. В течение дальнейших 380000 лет Вселенная постепенно расширялась и охлаждалась, после чего стала достаточно холодной для рекомбинации водорода. В ходе этого процесса материя перешла из состояния плазмы, которая непрозрачна для большей части электромагнитного излучения, в газообразное состояние. Именно тепловое излучение той эпохи мы можем сейчас наблюдать в виде реликтового излучения, которое сместилось в микроволновый спектр за счет расширения Вселенной. Во многом именно благодаря наблюдениям за реликтовым излучением на таких экспериментах, как космическая обсерватория Planck, у физиков и возникли существующие представления о возрасте и процессе эволюции Вселенной.
Стандартной космологической моделью, которая бы описывала эти процессы, можно назвать ΛCDM-модель (сокращение от Lambda-Cold Dark Matter). Согласно ей Вселенная заполнена не только наблюдаемой барионной материей, но и темной энергией вместе с холодной темной материей, причем доля последних в общей массе-энергии наблюдаемой Вселенной составляет 95 процентов. Темная материя в ней — это гипотетическая форма материи, объясняющая эффекты скрытой массы, а темная энергия — форма энергии, которая приводит к отталкиванию массивных тел и позволила бы объяснить ускоренное расширение вселенной. Для потенциального объяснения природы темной материи и темной энергии необходимо выйти за пределы Стандартной модели