Naš univerzum bi mogao da ima “blizanca” u kojem se vreme kreće unazad

Povezane objave

• Pretraživači koji su manje popularni 23/04
• Najprodavaniji električni automobili na svetu na početku 2022. 10/03
• Jedina životinja koja ne umire 18/05

Antiuniverzum koji ide unazad u vremenu mogao bi objasniti tamnu materiju i kosmičku inflaciju.

Nova „luda“ teorija sugeriše da možda postoji još jedan „antiuniverzum“, koji ide unazad u vremenu pre Velikog praska.

Ideja pretpostavlja da je rani univerzum bio mali, vreo i gust, i do te mere uniforman, da vreme izgleda simetrično idući unazad i unapred.

Ako je tačna, nova teorija znači da tamna materija nije toliko misteriozna; to je samo novi ukus sablasne čestice zvane neutrino, koja može postojati samo u ovakvoj vrsti univerzuma, a ova teorija implicira da ne bi bilo potrebe za periodom „inflacije“ koja je brzo proširila veličinu mladog kosmosa ubrzo nakon Velikog praska.

Ako je to tačno, onda bi budući eksperimenti u potrazi za gravitacionim talasima ili utvrđivanjem mase neutrina mogli jednom zauvek dati odgovor da li postoji ovaj antiuniverzum u ogledalu.

Očuvanje simetrije

Fizičari su identifikovali skup fundamentalnih simetrija u prirodi. Tri najvažnije simetrije su: naelektrisanje (ako prebacite naelektrisanja svih čestica uključenih u interakciju na njihovo suprotno naelektrisanje, dobićete istu interakciju); paritet (ako pogledate u ogledalu interakcije, dobijate isti rezultat); i vreme (ako pokrenete interakciju unazad u vremenu, ona izgleda isto).

Fizičke interakcije većinu vremena poštuju većinu ovih simetrija, što znači da ponekad postoje kršenja. Međutim, fizičari nikada nisu primetili kršenje kombinacije sve tri simetrije u isto vreme. Ako uzmete svaku interakciju posmatranu u prirodi i okrenete naboje, uzmete sliku u ogledalu i vratite je unazad u vremenu, te interakcije se ponašaju potpuno isto.

Ovoj osnovnoj simetriji je dato ime „CPT simetrija“, za naelektrisanje (C), paritet (P) i vreme (T).

U novom radu koji je nedavno prihvaćen za objavljivanje u časopisu Annals of Physics, naučnici predlažu proširenje ove kombinovane simetrije. Obično se ova simetrija primenjuje samo na interakcije, sile i polja koja čine fiziku kosmosa. Ali možda, ako je ovo tako neverovatno važna simetrija, ona se odnosi na celokupan univerzum. Drugim rečima, ova ideja proširuje ovu simetriju od primene samo na „aktere“ univerzuma (sile i polja) na samu „scenu“, ceo fizički objekat univerzuma.

Stvaranje tamne materije

Živimo u svemiru koji se širi. Ovaj kosmos je ispunjen s mnogo čestica koje rade brojne zanimljive stvari, a evolucija univerzuma se kreće napred u vremenu. Ako proširimo koncept CPT simetrije na ceo naš kosmos, onda naš pogled na univerzum ne može biti cela slika.

Umesto toga, mora se raditi o nečemu više. Da bi se sačuvala CPT simetrija u celom kosmosu, mora postojati kosmos u ogledalu koji je odraz našeg sopstvenog. Ovaj kosmos bi imao sve suprotne naboje u odnosu na naš, bio bi okrenut u ogledalu i kretao se unazad u vremenu. Naš univerzum je samo jedan od blizanaca. Kada se uzmu zajedno, ova dva univerzuma poštuju CPT simetriju.

Istraživači studije su zatim pitali kakve bi bile posledice takvog univerzuma.

Našli su mnogo sjajnih stvari.

Kao prvo, univerzum koji poštuje CPT se prirodno širi i ispunjava česticama, bez potrebe za periodom brzog širenja (o kojem se već dugo teoretiše) poznatim kao inflacija. Iako postoji mnogo dokaza da se dogodio događaj poput inflacije, teorijska slika tog događaja je neverovatno nejasna. Toliko je nejasna da ima dosta prostora za predloge održivih alternativa.

Drugo, univerzum koji poštuje CPT bi dodao neke dodatne neutrine u mešavinu. Postoje tri poznate arome neutrina: elektron-neutrino, mion-neutrino i tau-neutrino. Začudo, sva tri ova neutrina su „levoruka“, što se odnosi na smer njihovog okretanja u odnosu na njihovo kretanje). Sve ostale čestice poznate fizici imaju i leve i desne varijante, pa su se fizičari dugo pitali da li postoje dodatni desno orijentisani neutrini.

Univerzum koji poštuje CPT zahtevao bi postojanje najmanje jedne desne vrste neutrina. Ova vrsta bi bila uglavnom nevidljiva za fizičke eksperimente, i uvek bi uticala na ostatak univerzuma samo putem gravitacije.

Međutim, nevidljiva čestica koja preplavljuje univerzum i deluje samo putem gravitacije zvuči mnogo kao tamna materija.

Istraživači su otkrili da bi uslovi nametnuti poštovanjem CPT simetrije ispunili naš univerzum desnim neutrinima, što je dovoljno da objasni tamnu materiju.

Predviđanja u ogledalu

Nikada ne bismo imali pristup našem blizancu, univerzumu CPT-ogledala, jer on postoji „iza“ našeg Velikog praska, pre početka našeg kosmosa. Ali to ne znači da ne možemo testirati ovu ideju.

Istraživači su pronašli nekoliko opservacijskih posledica ovakvog mišljenja. Kao prvo, predviđaju da bi sve tri poznate „leve“ vrste neutrina trebalo da budu Majorana čestice, što znači da su u isto vreme i sopstvene antičestice (za razliku od normalnih čestica poput elektrona, koje imaju antimaterijske parnjake zvane pozitroni). Za sada, fizičari nisu sigurni da li neutrini imaju ovo svojstvo ili ne.

Pored toga, predviđaju da bi jedna od vrsta neutrina trebalo da bude bez mase. Trenutno, fizičari mogu postaviti samo gornje granice na mase neutrina. Ako naučnici ikada budu mogli da konačno izmere mase neutrina, a jedna od njih je zaista bez mase, to bi u velikoj meri ojačalo ideju o CPT-simetričnom univerzumu.

Na kraju, u ovom modelu do inflacije nikada nije došlo. Umesto toga, univerzum se sam po sebi napunio česticama. Fizičari veruju da je inflacija uzdrmala prostor-vreme do toliko ogromnog stepena da je preplavila kosmos gravitacionim talasima. Mnogi eksperimenti su u potrazi za ovim primordijalnim gravitacionim talasima. Ali u CPT-simetričnom univerzumu, takvi talasi ne bi trebalo da postoje. Dakle, ako se te pretrage za primordijalnim gravitacionim talasima isprazne, to bi mogao biti znak da je ovaj model univerzuma CPT-ogledala tačan.