最新研究表明，若将宇宙中四个星系连成一个四面体，该四面体形成某一种构型的概率比它的镜像构型的概率更大。如果被证实，那这将是诺奖级的成果。不过这个结论目前还需要进一步验证。物理学家相信他们最近检测到了一个令人震惊的现象：星系在宇宙中的分布似乎是不对称的。如果这个结论得到证实，那它将为我们带来有关宇宙大爆炸时期物理规律的一些线索。研究人员把宇宙中的星系看做点，四个一组构成四面体的四个顶点。
他们统计了一个数据集里的一百万个星系，发现这些星系构成的四边形中，一种“方向”的比另一种方向的多。纽约哥伦比亚大学的天体物理学家奥利弗·菲尔考克斯（Oliver Philcox）9月份在《物理评论D》上发表了一篇论文，首次提到了这种四面体和其镜像的数量可能不一致。但是，专家认为，我们需要谨慎对待这个（仍在审核中的）巨大发现。
这种数量上的不一致违反了我们称之为“宇称”（Parity）的对称性，也就是左和右的镜像对称。如果观测结果可靠，物理学家认为它一定反映了宇宙早期状态中有一个我们还不知道的违反宇称的过程，它为宇宙中所有结构的发展播下了种子。科学家曾认为我们的世界中的物理定律和镜像世界中应该是一致的。但后来，在1957年，华裔物理学家吴建雄的核衰变实验显示，我们的宇宙有轻微的手性。
弱相互作用力导致了原子核的衰变，这个过程中的亚原子粒子总是有着与运动方向相反的磁力方向，因此它们像左旋螺丝一样旋转。但是它们的镜像粒子却不受弱力作用。证明了宇称不守恒的吴建雄。在宇宙诞生或者接近宇宙诞生的时候，一种名为“暴胀子”（inflaton）的场充满了整个空间。暴胀子场是一种浑浊、沸腾的介质，暴胀粒子在其中不断冒泡和消失，同时它带来一种斥力。
在它可能存在的短暂的时间里，它会导致我们的宇宙的直径迅速膨胀到原来的10²⁶倍。暴胀子场中所有粒子的量子波动被抛出并冻结在宇宙中，构成了现在宇宙中的物质密度分布。这些物质在引力的作用下逐渐聚合成如今的星系和大尺度结构。1999年，包含卡米翁科夫斯基在内的研究人员考虑了一种可能性：如果在暴胀之前存在不止一种场的话，会发生什么。
其他的场可能产生了一些左右手性的粒子，暴胀子场与它们相互作用，假如这种作用是手性的话，那么它可能会更有倾向性得创造某一种手性的粒子。这种所谓的陈-西蒙斯（Chern-Simons）耦合会给早期的量子波动注入一种偏好的手性，它将最后演化为星系四面体分布的手性不对称。至于这种额外的场可能是什么，有一种可能性是引力场。
这种情况下，一些引力子（引力的量子单元）将在暴胀期间突出出现在引力场中，然后一种违反宇称的陈-西蒙斯相互作用将发生在暴胀粒子和引力子之间。这种相互作用会在早期宇宙的密度变化中产生手性，进而导致如今宇宙大尺度结构的手性。2006年，现布朗大学的物理学家斯蒂芬·亚历山大（Stephon Alexander）提出，陈-西蒙斯引力有可能解决宇宙学中的最大谜团之一——为什么我们的宇宙中物质多于反物质？
他推测，陈-西蒙斯相互作用可能产生了相对丰富的左手引力子，这进一步会优先创造左手物质而不是右手反物质。多年来，亚历山大的想法没有引起大家的注意。当他听到新的发现时，他说：“这真是个巨大的惊喜”。卡恩认为，用早期宇宙中的宇称破缺来解决物质-反物质不对称难题是“冒险的，但又是诱人的挑战”。2019年，他决定在斯隆数字化巡天（SDSS）的星系目录中寻找宇称破缺。他并不指望能找到什么，但认为这值得一试。
为了测试星系分布是否违反宇称，他和合作者需要研究四个星系的四面体排列——四面体是最简单的三维形状，而只有三维物体才有机会违反宇称。为了确定整个宇宙是否有偏好的手性，他们得在100万个星系的数据库中构建的所有四面体上重复计算——总共有10²⁴那么多个四面体，计算量大到无法接受。但是，基于他们此前在一系列研究中积累的大量计算技巧，他们最终找到了快得多的算法。
然后，研究人员基于保宇称的物理学定律模拟了宇宙的生成和演化过程，得到一个“假的宇宙”，然后对比了两个宇宙的计算结果。研究小组在真实宇宙得到的数据中发现了7σ级别可信度的宇称破缺，这意味着如果这个模拟的保宇称的宇宙生成过程符合真实情况，那么每生成大约10¹²个宇宙会出现一次我们观测到的不平衡水平。首先，物理学家们需要验证（或证伪）这一观察。为了重复此次分析结果的宏大巡天调查已经启动。
例如，正在进行的暗能量光谱仪巡天，到目前为止已经记录了1400万个星系，最终将超过3000万个。卡恩说：“这将给我们一个机会，以更好的统计数字更详细地观察这个问题。”此外，如果违反宇称的信号是真实的，它可能会在星系分布以外的数据中显示出来。例如，世界上最古老的光线——宇宙微波背景辐射（CMB），它是早期宇宙留下的照片。物理学家认为应该可以从CMB的斑纹模式中找到类似的宇称破缺的信号。
另一个要注意的地方是在暴胀期间可能产生的引力波模式，称为随机引力波背景（SGWB）。这些螺丝纹路形状的时空涟漪既可以是左旋的也可以是右旋的。在一个保宇称的世界中，两者数量相等。因此，如果有办法测量SGWB，并证明某个方向受到概率更大，这又将是对早期宇宙中宇称破缺的另一个独立的证明。随着寻找确凿证据的工作开始，理论物理学家将研究可能产生该信号的暴胀模型。
菲尔考克斯与新泽西州普林斯顿高等研究所的理论物理学家乔瓦尼·卡巴斯（Giovanni Cabass）一起，最近用他的方法测量了一系列可能违反宇称的暴胀模型，包括那些陈-西蒙斯型的模型。亚历山大还将他的工作重点重新放在理解陈-西蒙斯引力上。
卡米翁科夫斯基，西蒙斯基金会下的纽约熨斗区研究所（Flatiron Institute）的西里尔·克雷克-萨宾诺夫斯基（Cyril Creque-Sarbinowski），他们与亚历山大合作，已经开始研究早期宇宙中的陈-西蒙斯引力如何影响今天的星系分布的微妙细节。“有好一段时间，我像一个孤独的士兵一般独自在推动这个研究，”亚历山大说。“很高兴看到人们对此感兴趣了。”