Evrenimizin zamanda geriye giden bir ikizi olabilir

Zamanda geriye giden bir evren karşıtı, karanlık maddeyi ve kozmik şişmeyi açıklayabilir.

Yeni ve çılgın bir teori, Big Bang'den önce zamanda geriye doğru giden başka bir "anti-evren" olabileceğini öne sürüyor.

 

Bu fikir, erken evrenin küçük, sıcak ve yoğun olduğunu varsayıyor - ve o kadar tekdüze ki, zaman geriye ve ileriye doğru simetrik görünüyor.

 

Eğer doğruysa, yeni teori , karanlık maddenin o kadar da gizemli olmadığı anlamına geliyor ; sadece bu tür bir evrende var olabilen nötrino adı verilen hayaletimsi bir parçacık . Ve teori, Big Bang'den hemen sonra genç kozmosun boyutunu hızla genişleten bir "enflasyon" dönemine gerek olmayacağını ima ediyor.

 

Eğer doğruysa, o zaman yerçekimi dalgalarını avlamak veya nötrino kütlesini tespit etmek için gelecekteki deneyler, bu ayna anti-evrenin var olup olmadığına kesin olarak cevap verebilir.

 

Simetriyi korumak

Fizikçiler doğada bir dizi temel simetri belirlediler. En önemli üç simetri şunlardır: yük (etkileşime dahil olan tüm parçacıkların yüklerini zıt yüklerine çevirirseniz, aynı etkileşimi elde edersiniz); parite (bir etkileşimin ayna görüntüsüne bakarsanız, aynı sonucu alırsınız); ve zaman (bir etkileşimi zamanda geriye doğru çalıştırırsanız, aynı görünür).

 

Fiziksel etkileşimler çoğu zaman bu simetrilerin çoğuna uyar, bu da bazen ihlallerin olduğu anlamına geliyor. Ancak fizikçiler, aynı anda üç simetrinin tümünün bir kombinasyonunun ihlal edildiğini hiçbir zaman gözlemlemediler. Doğada gözlemlenen her bir etkileşimi alır ve yükleri ters çevirirseniz, ayna görüntüsünü alır ve zamanda geriye doğru çalıştırırsanız, bu etkileşimler tamamen aynı şekilde davranır.

 

Bu temel simetriye bir isim verilir: Yük (C), parite (P) ve zaman (T) için CPT simetrisi.

 

Yakın zamanda Annals of Physics dergisinde yayınlanmak üzere kabul edilen yeni bir makalede , bilim adamları bu birleşik simetriyi genişletmeyi öneriyorlar. Genellikle bu simetri yalnızca etkileşimler için geçerlidir - kozmosun fiziğini oluşturan kuvvetler ve alanlar. Ama belki, bu inanılmaz derecede önemli bir simetriyse, tüm evrenin kendisi için geçerlidir. Başka bir deyişle, bu fikir, bu simetriyi evrenin sadece "aktörlerine" (kuvvetler ve alanlar) uygulamaktan, evrenin tüm fiziksel nesnesi olan "sahne"nin kendisine kadar genişletir.

 

Karanlık madde yaratmak

Genişleyen bir evrende yaşıyoruz. Bu evren, birçok ilginç şey yapan birçok parçacıkla doludur ve evrenin evrimi zaman içinde ilerler. CPT simetri kavramını tüm kozmosumuza yayarsak, evrene bakışımız resmin tamamı olamaz.

 

Bunun yerine, daha fazlası olmalı. Evren boyunca CPT simetrisini korumak için, bizimkini dengeleyen bir ayna görüntüsü kozmos olmalıdır. Bu kozmos, sahip olduğumuzdan tamamen zıt yüklere sahip olacak, aynada ters çevrilecek ve zamanda geriye doğru gidecekti. Evrenimiz sadece bir ikizdir. Birlikte ele alındığında, iki evren CPT simetrisine uyar.

 

Çalışma araştırmacıları daha sonra böyle bir evrenin sonuçlarının ne olacağını sordu.

 

Birçok harika şey buldular.

 

Birincisi, CPT'ye saygılı bir evren, enflasyon olarak bilinen uzun, teorik bir hızlı genişleme dönemine ihtiyaç duymadan doğal olarak genişler ve kendisini parçacıklarla doldurur. Enflasyon gibi bir olayın gerçekleştiğine dair pek çok kanıt olsa da, bu olayın teorik resmi inanılmaz derecede bulanık. O kadar bulanık ki, uygulanabilir alternatif önerileri için bolca yer var.

 

İkincisi, CPT'ye saygılı bir evren, karışıma bazı ek nötrinolar ekleyecektir. Bilinen üç nötrino çeşidi vardır: elektron-nötrino, müon-nötrino ve tau-nötrino. Garip bir şekilde, bu nötrino tatlarının üçü de solaktır (hareketine göre dönüş yönüne atıfta bulunur). Fizik tarafından bilinen diğer tüm parçacıkların hem sol hem de sağ elini kullanan çeşitleri vardır, bu nedenle fizikçiler uzun zamandır ek sağ elini kullanan nötrinolar olup olmadığını merak ettiler.

 

CPT'ye saygılı bir evren, en az bir sağ elini kullanan nötrino türünün varlığını gerektirir. Bu tür, fizik deneylerine büyük ölçüde görünmez olacak ve yalnızca evrenin geri kalanını yerçekimi yoluyla etkileyecektir.

 

Ancak evreni dolduran ve yalnızca yerçekimi yoluyla etkileşime giren görünmez bir parçacık, karanlık maddeye çok benziyor.

 

Araştırmacılar, CPT simetrisine uymanın dayattığı koşulların, evrenimizi karanlık maddeyi açıklamaya yetecek kadar sağ-elli nötrinolarla dolduracağını buldular.

 

Aynadaki tahminler

İkizimiz olan CPT aynalı evrene asla erişemezdik, çünkü evrenimizin başlangıcından önce, Big Bang'imizin "arkasında" vardır. Ancak bu, bu fikri test edemeyeceğimiz anlamına gelmez.

 

Araştırmacılar bu fikrin birkaç gözlemsel sonucunu buldular. Birincisi, bilinen üç solak nötrino türünün hepsinin Majorana parçacıkları olması gerektiğini tahmin ediyorlar, bu da onların kendi antiparçacıkları oldukları anlamına geliyor (elektron gibi antimadde karşılıkları pozitronlar olarak adlandırılan normal parçacıkların aksine). Şu an itibariyle fizikçiler, nötrinoların bu özelliğe sahip olup olmadığından emin değiller.

 

Ek olarak, nötrino türlerinden birinin kütlesiz olması gerektiğini tahmin ediyorlar. Şu anda fizikçiler nötrino kütlelerine yalnızca üst sınırlar koyabiliyorlar. Fizikçiler nötrino kütlelerini kesin olarak ölçebilirse ve bunlardan biri gerçekten kütlesizse, bu CPT simetrik bir evren fikrini büyük ölçüde destekleyecektir.

 

Son olarak, bu modelde enflasyon olayı hiç yaşanmamıştır. Bunun yerine, evren doğal olarak kendi başına parçacıklarla doldu. Fizikçiler, enflasyonun uzay-zamanı o kadar muazzam derecede sarstığına ve kozmosu yerçekimi dalgalarıyla doldurduğuna inanıyor. Bu ilkel yerçekimi dalgalarının peşine düşen birçok deney var. Ancak CPT simetrik bir evrende böyle dalgalar olmamalıdır. Dolayısıyla, ilkel yerçekimi dalgaları için yapılan aramalar boşa çıkarsa, bu CPT aynalı evren modelinin doğru olduğuna dair bir ipucu olabilir.