卡弗利基金会 当宇宙微波背景的光发射13
80亿年前(左图)穿过宇宙，直到在地球上观察到(右图)，电磁波振荡的方向(橙色线)旋转了一个角度β
旋转可能是由暗物质或暗能量与宇宙微波背景光相互作用引起的，这改变了偏振模式(图像中的黑线)
图像中的红色和蓝色区域分别显示了宇宙微波背景的热区域和冷区域
信用:Y
美并/ KEK 利用来自宇宙微波背景辐射的普朗克数据，一个国际研究小组观察到了新物理学的线索
该团队开发了一种新的方法，通过用我们银河系发出的尘埃校准来测量古代光的偏振角
虽然这种信号没有被足够精确地探测到以得出明确的结论，但它可能表明暗物质或暗能量导致了所谓的“宇称对称性”的破坏
" 当在镜子里翻转时，支配宇宙的物理定律被认为不会改变
例如，无论您是在原始系统中，还是在所有空间坐标都已翻转的镜像系统中，电磁学的工作原理都是一样的
如果这种被称为“宇称”的对称性遭到破坏，它可能是理解暗物质和暗能量难以捉摸的本质的关键，这两种物质分别占今天宇宙能量预算的25%和70%
虽然两者都是黑暗的，但这两种成分对宇宙的演化有相反的影响:暗物质吸引，而暗能量导致宇宙膨胀得越来越快
一项新的研究，包括来自高能加速器研究组织(KEK)的粒子与核研究所(IPNS)、东京大学的卡弗利宇宙物理与数学研究所(卡弗利IPMU)和马克斯·普朗克天体物理研究所(MPA)的研究人员，报告了一个新物理学的诱人线索——99
2%的置信水平—这违反了奇偶对称性
他们的发现发表在2020年11月23日的《物理评论快报》杂志上；这篇论文被选为“编辑建议”，被杂志的编辑认为是重要的、有趣的、写得好的
宇宙微波背景辐射中发现了违反宇称对称性的线索，这是大爆炸的残余光
关键是宇宙微波背景的偏振光
光是一种传播的电磁波
当它由向一个优选方向振荡的波组成时，物理学家称之为“极化”
“当光被散射时，偏振就产生了
例如，阳光由具有所有可能振荡方向的波组成；因此，它不是极化的
同时，彩虹的光是偏振的，因为阳光被大气中的水滴散射
同样，宇宙微波背景的光在大爆炸40万年后被电子散射时，最初变成了偏振光
当光在宇宙中传播了13年
80亿年后，宇宙微波背景与暗物质或暗能量的相互作用可能导致偏振面旋转一个角度β(图)
“如果暗物质或暗能量以违反宇称对称性的方式与宇宙微波背景光相互作用，我们可以在偏振数据中找到它的特征，”KEK IPNS的博士后游斗·美并指出
为了测量旋转角β，科学家们需要偏振敏感探测器，例如欧洲航天局(欧空局)的普朗克卫星上的探测器
他们需要知道偏振敏感探测器相对于天空的方位
如果没有足够精确地知道这一信息，那么测量的偏振面就会被人为地旋转，从而产生错误的信号
过去，探测器本身引入的人工旋转的不确定性限制了宇宙偏振角β的测量精度
“我们开发了一种新方法，利用银河系中尘埃发出的偏振光来确定人工旋转，”美并说
“通过这种方法，我们获得了两倍于以前工作的精度，最终能够测量β
“来自银河系内尘埃的光传播的距离比宇宙微波背景的距离要短得多
这意味着尘埃的发射不受暗物质或暗能量的影响
e
β仅在宇宙微波背景下存在，而人工旋转对两者都有影响
因此，两个光源之间测得的偏振角之差可用于测量β
研究小组应用新方法从普朗克卫星获得的偏振数据中测量β
他们发现了一个违反宇称对称性的提示
2%的置信水平
宣称新物理的发现，更大的统计意义，或99的置信水平
需要99995%
精神创伤和痛苦研究所主任、卡弗利IPMU研究所首席研究员小松Eiichiro Komatsu说:“很明显，我们还没有为新物理学找到确定的证据；需要更高的统计显著性来确认这个信号
但我们很兴奋，因为我们的新方法最终允许我们进行这种“不可能”的测量，这可能指向新的物理学
" 为了证实这一信号，新方法可以应用于任何现有的——和未来的——测量宇宙微波背景极化的实验，如西蒙斯阵列和莱特伯德，其中包括KEK和卡弗利IPMU
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