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一個(gè)國際研究小組利用來自宇宙微波背景輻射的普朗克數(shù)據(jù)觀測了一些新的物理現(xiàn)象。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的方法，利用我們自己銀河系的塵埃來校準(zhǔn)古代光的偏振角。雖然這個(gè)信號檢測得不夠精確，無法得出一個(gè)明確的結(jié)論，但它可能表明暗物質(zhì)或暗能量可能導(dǎo)致違反所謂的"宇稱對稱性"。

人們認(rèn)為，支配宇宙的物理定律在鏡子中翻轉(zhuǎn)時(shí)不會改變。例如，無論是在原始系統(tǒng)中，還是在所有空間坐標(biāo)都被翻轉(zhuǎn)的鏡像系統(tǒng)中，電磁系統(tǒng)的工作原理都是一樣的。如果這種對稱性被稱為宇稱，它可能是理解暗物質(zhì)和暗能量難以捉摸的本質(zhì)的關(guān)鍵，暗物質(zhì)和暗能量分別占宇宙能量預(yù)算的25%和70%。雖然兩者都是暗的，但這兩個(gè)成分對宇宙的演化有相反的影響：暗物質(zhì)吸引，暗能量使宇宙膨脹得更快。

(IPNS)，東京大學(xué)的卡夫里宇宙物理與數(shù)學(xué)研究所(KavliIPMU)的研究人員，以及馬克斯·普朗克天體物理學(xué)研究所(MPA)報(bào)告了令人信服的新物理學(xué)提示-置信度為99.2%-違反了奇偶校驗(yàn)對稱性。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2020年11月23日的《物理評論快報(bào)》上。該論文被該雜志的編輯評為"重要，有趣且寫得很好"的"編輯建議"。

在宇宙微波背景輻射中發(fā)現(xiàn)了違反奇偶對稱性的暗示，這是宇宙大爆炸的殘余光。"關(guān)鍵是宇宙微波背景的偏振光。光是一種正在傳播的電磁波。當(dāng)它由沿著首選方向振蕩的波組成時(shí)，物理學(xué)家稱它為"極化"。當(dāng)光被散射時(shí)，偏振就會發(fā)生。例如，陽光由所有可能的振蕩波組成。因此，它不是兩極分化的。同時(shí)，彩虹光被偏振，因?yàn)殛柟獗淮髿庵械乃紊⑸洹Ｍ瑯拥兀钪嫖⒉ū尘暗墓庠谟钪娲蟊ê?00000年被電子散射時(shí)，最初被偏振化。當(dāng)這個(gè)光在宇宙中傳播了138億年后，

如果暗物質(zhì)或暗能量以違反宇稱對稱性的方式與宇宙微波背景光相互作用，我們可以在極化數(shù)據(jù)中找到它的特征，"KEKIPNS的博士后研究員YutoMinami說。

為了測量旋轉(zhuǎn)角度β，科學(xué)家需要對偏振敏感的探測器，比如歐洲航天局(ESA)普朗克衛(wèi)星上的探測器。他們需要知道極化敏感傳感器相對于天空是如何定位的。如果這些信息不準(zhǔn)確，那么被測的極化表面似乎是人為旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生誤差信號。在過去，探測器本身引入的人造旋轉(zhuǎn)不確定性限制了宇宙偏振角β的測量精度。

我們開發(fā)了一種新的方法，利用銀河系塵埃中的偏振光來確定人工旋轉(zhuǎn)，"米納米說，"這樣，我們的精確度是過去的兩倍，我們最終可以測量β。"銀河系中的塵埃傳播距離遠(yuǎn)小于宇宙微波背景。這意味著塵埃發(fā)射不受暗物質(zhì)或暗能量的影響，也就是說，宇宙微波背景中只有β，而人工旋轉(zhuǎn)對兩者都有影響。因此，兩個(gè)光源之間測量的極化角的差異可以用來測量β。

研究小組使用這種新方法從普朗克衛(wèi)星獲得的極化數(shù)據(jù)中測量β。他們發(fā)現(xiàn)99.2%的置信水平違反了宇稱對稱性。要聲稱發(fā)現(xiàn)了一種新物理學(xué)，它需要更大的統(tǒng)計(jì)意義或99.99995%的置信度。"KavliIPMU的首席研究員、精神壓力分析主管伊伊希羅·小松說："很明顯，我們還沒有找到新物理學(xué)的確鑿證據(jù)；需要更高的統(tǒng)計(jì)意義來確認(rèn)這一信號。"這種方法最終使我們能夠使這種"不可能"的測量，這可能指向新的物理。

為了確認(rèn)信號，這種新方法可應(yīng)用于任何現(xiàn)有和未來測量宇宙微波背景極化的實(shí)驗(yàn)，如SimonsArray和LiteBIRD，其中涉及KEK和KavliIPMU。