16 april 2021

Hint van schending pariteitssymmetrie waargenomen in de kosmische microgolf-achtergrondstraling

De polarisatie van koude (blauw) en warme (rood) gebieden in de CMB kan veranderen met hoek beta onder in vloed van donkere materie en energie. Credit: Y. Minami / KEK

Door analyse van de gegevens verzameld met de Europese Planck satelliet aan de kosmische microgolf-achtergrondstraling (Engels : CMB) zijn twee sterrenkundigen (Yuto Minami en Eiichiro Komatsu) erin geslaagd om een aanwijzing te vinden voor, ‘nieuwe natuurkunde’, natuurkunde die verder gaat dan het vigerende Standaard Model. Gebruikmakend van een nieuwe methode wisten de sterrenkundigen in de CMB de hoek van polarisatie te meten. Zodra lichtgolven een bepaalde voorkeursrichting van trillingen hebben noemt men het licht gepolariseerd. De fotonen van de CMB zijn gepolariseerd, doordat ze aanvankelijk verstrooid raakten door electronen 380.000 jaar na de oerknal (zogeheten B-mode polarisatie) en daarna door interactie met (donkere) materie en donkere energie (zogeheten E-mode polarisatie – zie de afbeelding hieronder).

Credit: H.C.Chiang.

Die laatste interactie zorgt ervoor dat de polarisatiehoek bèta iets veranderd en die hoek hebben hebben de twee Japanse sterrenkundigen in de CMB gegevens van Planck weten te meten. Ze waren in staat om de hoek β van de polarisatie van de CMB te meten met een nauwkeurigheid die twee keer zo groot was als vorige metingen en wel door óók te kijken naar gepolariseerd licht van stof in onze eigen Melkweg en dat signaal van het kosmische signaal af te trekken. De lokale polarisatie vanuit onze eigen Melkweg wordt niet door donkere materie en energie beïnvloed, die van de CMB van 13,8 miljard jaar geleden wel. Uitkomst van de waarnemingen: β=0,35 ± 0,14°.

De kosmische microgolf-achtergrondstraling, zoals door Planck waargenomen. Blauwkleurde gebieden zijn ca. een honderduizendste van een graad kouder dan het gemiddelde, roodgekleurde gebieden een honderdduizendste graad warmer. Credit: ESA/Planck Collaboration

Op grond daarvan hebben Minami en Komatsu aanwijzingen gevonden voor zogeheten schending van de pariteitssymmetrie. In de laboratoria op aarde is die schending al waargenomen, maar nog niet ergens in de kosmos. Pariteitssymmetrie houdt in dat als je fysieke processen, zoals electromagnetische interactie tussen geladen deeltjes, in een spiegel zou bekijken (en daarmee de ruimtelijke coördinaten zou omdraaien) de natuurkundige wetten exact hetzelfde zouden blijven. Al in de jaren vijftig werd bij de zwakke wisselwerking een schending van die symmetrie waargenomen. En nu hebben Minami en Komatsu dat dus mogelijk waargenomen in de CMB, iets dat wijst op nieuwe natuurkunde. De statistische betrouwbaarheid van de waarnemingen is 2,4σ (99,2% zekerheid; sterrenkundigen willen 5σ, 99,99995% om het een bewijs te noemen). Hieronder een video, gisteren verschenen, waarin de twee Japanners hun waarnemingen toelichten.

Hier het vakartikel over de waarneming van de mogelijke schending van pariteitssymmetrie in de CMB, 23 november verschenen in the Physical Review Letters. Bron: KAVLI

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.