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宇宙第一道光的扭曲可能暗示科學家需要重新思考物理學。

一對日本科學家研究了宇宙微波背景輻射的偏振或方向,這是宇宙誕生後發出的最早的光。他們發現,當光第一次產生時,光子或光粒子的偏振可能會稍微偏離它們原來的方向。暗能量或暗物質可能是造成這種旋轉的原因。(暗能量是一種使宇宙四分五裂的假想力,而暗物質是一種既能產生引力又不與光相互作用的物質。)

光子偏振的旋轉特徵告訴科學家,某些東西可能與這些光子發生了相互作用,而違反了科學家認定的奇偶對稱原則。這種奇偶對稱性意味著所有事物的外觀和行為都是相同的,即使是在一個翻轉的系統中,它會類似於事物在鏡子中的樣子。如果系統遵循這個奇偶校驗規則,就不會有這種旋轉變化。

奇偶性由所有亞原子粒子和除弱力以外的所有力來表示。然而,新的結果表明,無論早期的光與什麼相互作用,都可能破壞了這一奇偶性。

日本高能加速器研究組織(KEK)粒子與核研究所(IPNS)的物理學家Yuto Minami說:“也許有一些未知的粒子產生了暗能量,從而使光子偏振旋轉。”。

當宇宙微波背景輻射(CMB)在138億年前首次發射時,它的偏振方向是相同的。透過觀察光的偏振是如何隨時間旋轉的,科學家們可以透過觀察光在穿越時空時是如何變化的,來探索此後的宇宙歷史。

此前,科學家們已經研究了CMB的偏振以及它是如何隨時間旋轉的,但由於測量光子偏振探測器的校準存在很大的不確定性,他們無法足夠精確地測量它來研究奇偶性。在11月23日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)雜誌上的這項新研究中,研究人員發現了一種利用另一種偏振光源(銀河系中的塵埃)精確測量儀器旋轉的方法。因為這種光並沒有傳播到很遠的地方,所以它可能不會受到暗能量或暗物質的強烈影響。

利用銀河系的塵埃光,科學家們能夠精確地計算出他們的儀器是如何定向的,因此他們知道光中的旋轉是真實的,而不是由他們的儀器引起的。這使他們能夠確定CMB光的偏振旋轉是非零的,這意味著光與違反奇偶性的東西發生了相互作用。Minami告訴LiveScience說,早期宇宙中可能有什麼東西影響了光,但更有可能是沿著光向地球傳播的路徑的東西。

某些東西可能是暗能量或暗物質,這意味著組成這些神秘物質的粒子違反了宇稱。

作者以99.2%的置信度報告了他們的發現,這意味著有8/1000的機率偶然得到類似的結果。在未來幾年,現有的實驗將能夠收集到更精確的資料,可以用新技術校準這些資料,以達到足夠高的置信度。

Minami說:“我們的研究結果並不意味著新的發現。只是我們找到了一點線索。”

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