Вчені довели несиметричність Всесвіту за допомогою хіральних візерунків

Вчені показали, як фізичні закони, які симетрично діють у просторі, можуть призводити до утворення несиметричних об'єктів, яких у нашому Всесвіті більшість.

Робота опублікована в журналі Physical Review Letters. Короткий зміст статті можна прочитати на сайті Американського фізичного товариства.

Дослідники використовували створену ними математичну модель, яка допомагала аналізувати двовимірні візерунки, утворювані розташуванням віртуальних точок. Знаючи розташування точок, вчені могли сказати, як саме ці точки повинні взаємодіяти, щоб вийшов спостережуваний візерунок.

Математики вирішили звернути використовуваний алгоритм, і дізнатися, чи зможуть частинки, що взаємодіють  рівномірно у всіх напрямках, породити візерунок, який був би несиметричний. Причому мова йшла саме про дзеркальну несиметричність, тобто хіральність.

Хіральні об'єкти не можуть бути поєднані один з одним за допомогою повороту. Наприклад, праву руку ніяк не можна змусити збігатися з лівого, якщо тільки не відобразити її в дзеркалі.

Сила взаємодії між частинками в моделі залежала тільки від відстані між ними. Це означає, що у всіх напрямках вона була однакова. Виявилося, що якщо спеціально підібрати властивості притягання і відштовхування взаємодіючих частинок, то вони зможуть складатися у візерунки, що мають як "ліві", так і "праві" зони.

Втім, характер закону, за яким взаємодіяли частинки, виявився досить складним. На якісь відстані частки відштовхувалися, на якісь притягувалися. Більшість реальних фізичних взаємодій мають набагато  простіший характер. Проте ученим вдалося показати цікавий факт, який може допомогти теоретикам запропонувати нові сценарії виникнення складності у Всесвіті.

Симетрія є невід'ємною властивістю більшості фізичних законів. У той же час спостережуваний Всесвіт несиметричний, і не цілком зрозуміло, як саме ця несиметричність може виникати. Вона спостерігається на багатьох рівнях. Не відомі причини асиметрії між речовиною і антиречовиною, різниця в кількості яких становить основу існування видимого Всесвіту.

Зазначимо, що асиметрія також відіграє важливу роль в біології. Майже всі біологічні речовини, у тому числі амінокислоти, цукри і нуклеотиди хіральні, дзеркально несиметричні, причому в живій природі завжди присутній тільки один вид молекул з пари "лівого" та "правого" варіантів.

Як одну з гіпотез про виникнення хіральності вчені розглядали вплив метеоритів.

Нагадаємо, нещодавно повідомлялося про дослідження астрофізиків, яке продемонструвало, що темна матерія, яка, як вважається, відповідає за 23 відсотки всієї маси-енергії Всесвіту, не потрібна для пояснення руху зірок і планет в Чумацькому Шляху.