Новая безумная теория предполагает, что может существовать ещё одна «антивселенная», движущаяся назад во времени до Большого взрыва.

Идея предполагает, что ранняя Вселенная была маленькой, горячей и плотной — и настолько однородной, что время выглядит симметричным, двигаясь вперёд и назад.

Если это правда, то новая теория означает, что тёмная материя не так уж загадочна; это просто новая разновидность призрачной частицы, называемой нейтрино, которая может существовать только в такой вселенной. При этом теория подразумевает, что нет необходимости придерживаться инфляционной модели Вселенной, которая, как считается, быстро расширила размеры молодого космоса вскоре после Большого взрыва.

Если это правда, то будущие эксперименты по поиску гравитационных волн или определению массы нейтрино могли бы раз и навсегда ответить на вопрос, существует ли эта зеркальная антивселенная.

У нашей вселенной может быть двойник, который движется назад во времени.Изображение: unsplash.com

Сохранение симметрии

Физики выявили в природе набор фундаментальных симметрий. Вот три наиболее важные симметрии: заряд (если вы поменяете местами заряды всех частиц, участвующих во взаимодействии, на их противоположные заряды, вы получите такое же взаимодействие); чётность (если вы посмотрите на зеркальное отражение взаимодействия, вы получите тот же результат); и время (если вы прокрутите взаимодействие назад во времени, оно будет выглядеть так же).

Физические взаимодействия большую часть времени подчиняются большинству этих симметрий, а это означает, что иногда имеют место нарушения. Но физики никогда не наблюдали нарушения комбинации всех трёх симметрий одновременно. Если вы возьмёте каждое отдельное взаимодействие, наблюдаемое в природе, и поменяете местами заряды, возьмёте зеркальное отображение и прокрутите его назад во времени, эти взаимодействия будут вести себя точно так же.

Эта фундаментальная симметрия получила название: CPT-симметрия — для заряда (C), чётности (P) и времени (T).

В новой статье, недавно принятой к публикации в журнале Annals of Physics, учёные предлагают расширить эту комбинированную симметрию. Обычно эта симметрия применима только к взаимодействиям — силам и полям, составляющим физику космоса. Но, возможно, если это такая невероятно важная симметрия, то она применима ко всей Вселенной. Другими словами, эта идея расширяет эту симметрию от применения только к «действующим лицам» Вселенной (силам и полям) до самой «сцены», всего физического объекта Вселенной.

Создание тёмной материи

Мы живём в расширяющейся Вселенной. Эта Вселенная наполнена множеством частиц, которые делают множество интересных вещей, и эволюция Вселенной движется вперёд во времени. Если мы распространим концепцию СРТ-симметрии на весь наш космос, то наше представление о Вселенной не будет полным.

Вместо этого должно быть что-то ещё. Чтобы сохранить симметрию СРТ во всём космосе, должен существовать зеркальный космос, который уравновешивает наш собственный. Этот космос будет иметь все противоположные нашим заряды, он будет зеркально перевёрнут и будет двигаться назад во времени. Наша Вселенная — всего лишь один из близнецов. Вместе взятые, две Вселенные подчиняются СРТ-симметрии.

Затем же исследователи спросили, каковы будут последствия такой Вселенной.

В итоге они нашли много замечательных вещей.

Во-первых, Вселенная, уважающая СРТ, естественным образом расширяется и наполняется частицами, без необходимости в давно теоретизируемом периоде быстрого расширения, известном как «инфляционная модель Вселенной». И хотя существует множество свидетельств того, что произошло такое событие, как инфляционная модель Вселенной, теоретическая картина этого события невероятно размыта. Она настолько расплывчата, что существует достаточно места для предложений жизнеспособных альтернатив.

Во-вторых, Вселенная, уважающая СРТ, добавила бы в эту смесь несколько дополнительных нейтрино. Известно три типа нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино. Как ни странно, все три типа нейтрино являются левосторонними (имеется в виду направление их вращения относительно движения). Все остальные частицы, известные физике, имеют как левые, так и правые разновидности, поэтому физики давно задавались вопросом, существуют ли дополнительные правосторонние нейтрино.

Вселенная, уважающая СРТ, потребовала бы существования по крайней мере одного правостороннего вида нейтрино. Этот вид был бы в значительной степени невидим для физических экспериментов, только иногда влияя на остальную часть Вселенной через гравитацию.

Но невидимая частица, которая заполняет Вселенную и взаимодействует только с помощью гравитации, очень похожа на тёмную материю.

Исследователи обнаружили, что условия, налагаемые соблюдением СРТ-симметрии, заполнили бы нашу Вселенную правыми нейтрино, достаточными для образования тёмной материи.

Предсказания в зеркале

У нас никогда не будет доступа к нашему близнецу, CPT-зеркальной Вселенной, потому что она существует «за» нашим Большим Взрывом, до начала нашего космоса. Но это не значит, что мы не можем проверить эту идею.

Исследователи обнаружили несколько наблюдательных следствий этой идеи. Во-первых, они предсказывают, что все три известных вида левых нейтрино должны быть майорановскими частицами, а это означает, что они являются своими собственными античастицами (в отличие от нормальных частиц, таких как электрон, у которых есть аналоги из антивещества, называемые позитронами). На данный момент физики не уверены, обладают ли нейтрино этим свойством или нет.

Кроме того, они предсказывают, что один из видов нейтрино должен быть безмассовым. В настоящее время физики могут установить только верхние пределы для масс нейтрино. Если физики когда-нибудь смогут убедительно измерить массы нейтрино, и окажется, что одно из них действительно не имеет массы, это значительно укрепит идею СРТ-симметричной Вселенной.

Наконец, в такой модели инфляционная модель Вселенной никогда не происходила. Вместо этого Вселенная наполнилась частицами естественным образом сама по себе. Сейчас же многие физики считают, что нфляционная модель Вселенной потрясла пространство-время до такой степени, что затопила космос гравитационными волнами. Многие эксперименты ведутся в поисках этих первичных гравитационных волн. Но в СРТ-симметричной Вселенной таких волн быть не должно. Так что, если эти поиски первичных гравитационных волн окажутся безрезультатными, это может послужить ключом к тому, что эта модель СРТ-зеркальной вселенной верна.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

EnglishРусскийУкраїнська
Включить уведомления Да Спасибо, не надо