La symétrie est une idée ordonnée et attrayante qui s’effondre dans notre univers désordonné. En effet, depuis les années 1960, une sorte de symétrie brisée a été nécessaire pour expliquer pourquoi il y a plus de matière que d’antimatière dans l’Univers, c’est-à-dire pourquoi tout cela existe. Mais identifier la source de cette violation de la symétrie existentielle, voire en trouver la preuve, a été impossible. Pourtant, dans une nouvelle étude dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, les astronomes ont trouvé la première preuve de cette violation nécessaire de la symétrie au moment de la création. Ils ont étudié un million de milliards de quadruplés galactiques 3D dans l’Univers et ont découvert qu’à un moment donné, l’Univers préférait un ensemble de formes à leurs images miroir.
Cette image de Webb révèle des détails inédits du Quintette de Stephan. Crédit image : NASA / ESA / CSA / STScI.
La violation de la symétrie de parité indique une période infinitésimale de l’histoire de notre Univers où les lois de la physique étaient différentes de ce qu’elles sont aujourd’hui, avec d’énormes conséquences sur l’évolution de l’Univers.
Le résultat, établi avec un haut niveau de confiance statistique, a deux conséquences principales.
Premièrement, cette violation de la parité n’a pu s’imprimer sur les futures galaxies qu’au cours d’une période d’inflation extrême dans les premiers instants de l’Univers, confirmant une composante centrale de la théorie du Big Bang sur l’origine du cosmos.
La violation de la parité aiderait également à répondre à la question peut-être la plus cruciale de la cosmologie : pourquoi y a-t-il quelque chose au lieu de rien ?
En effet, la violation de la parité est nécessaire pour expliquer pourquoi il y a plus de matière que d’antimatière, une condition essentielle pour que les galaxies, les étoiles, les planètes et la vie se forment comme elles l’ont fait.
“J’ai toujours été intéressé par les grandes questions sur l’Univers”, a déclaré le professeur Zachary Slepian de l’Université de Floride.
« Quel est le commencement de l’Univers ? Quelles sont les règles selon lesquelles il évolue ? Pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien? Ce travail répond à ces grandes questions.
La symétrie de parité est l’idée que les lois physiques ne devraient pas préférer une forme à son image miroir.
Les scientifiques utilisent généralement le langage de la latéralité pour décrire ce trait, car nos mains gauche et droite sont des images miroir que nous connaissons tous.
Il n’y a aucun moyen de faire pivoter votre main gauche en 3D pour qu’elle ressemble à votre main droite, ce qui signifie qu’elles se distinguent toujours l’une de l’autre.
La violation de la parité signifierait que l’Univers a une préférence pour les formes gauchers ou droitiers.
Pour découvrir la latéralité de l’Univers, le professeur Slepian et ses collègues ont imaginé toutes les combinaisons possibles de quatre galaxies reliées par des lignes imaginaires dans l’espace.
Cela donne un objet 3D appelé tétraèdre, comme une pyramide déséquilibrée – la forme la plus simple qui a une image miroir.
Ils ont défini les tétraèdres galactiques droitiers et gauchers en fonction de la façon dont les galaxies étaient connectées à leurs partenaires les plus proches et les plus éloignés dans ces formes imaginaires.
Leur méthode nécessitait l’analyse d’un billion de tétraèdres imaginaires pour chacune d’un million de galaxies, un nombre ahurissant de combinaisons.
Les auteurs ont donc développé des formules mathématiques sophistiquées qui ont permis d’effectuer les immenses calculs dans un délai raisonnable. Cela nécessitait encore une quantité considérable de puissance de calcul.
Les aspects techniques de l’analyse rendent difficile de dire si l’Univers préfère les formes droitières ou gauchers, mais ils ont vu des preuves claires que le cosmos a une préférence.
Ils ont établi leur découverte avec un degré de certitude connu sous le nom de 7 sigma, une mesure de la probabilité qu’il soit obtenu le résultat en se basant uniquement sur le hasard.
La découverte ne peut pas encore expliquer comment nous nous sommes retrouvés avec cette abondance cruciale de matière.
Le « comment » nécessitera une nouvelle physique allant au-delà du modèle standard, ce qui explique notre univers actuel.
Mais les nouveaux résultats suggèrent fortement qu’il y avait une asymétrie aux premiers instants du Big Bang.
Maintenant, la course est lancée pour que les scientifiques produisent une théorie pouvant expliquer la préférence d’image miroir de l’Univers et l’excès de matière.
