čas

Foto: Genty/Pixabay

Antivesmír běžící pozpátku v čase by mohl vysvětlit temnou hmotu a kosmickou inflaci.

Pokud má vesmír dvojče a na tomto dvojčeti běží čas pozpátku, pak by vědci mohli vysvětlit temnou hmotu. Divoká nová teorie naznačuje, že může existovat další „antivesmír“, který běží zpět v čase před Velkým třeskem. Myšlenka předpokládá, že raný vesmír byl malý, horký a hustý. A tak jednotný, že čas vypadá symetricky vpředu i vzadu, píše server Livescience.

Pokud je to pravda, nová teorie znamená, že temná hmota není tak záhadná. Je to jen nová příchuť strašidelné částice zvané neutrino, která může existovat pouze v tomto druhu vesmíru. A teorie naznačuje, že by nebylo potřeba období „inflace“, která rychle rozšířila velikost mladého kosmu brzy po velkém třesku.

Pokud je to pravda, pak budoucí experimenty k honbě za gravitačními vlnami nebo k určení hmotnosti neutrin by mohly jednou provždy odpovědět, zda tento zrcadlový antivesmír existuje.

Zachování symetrie

Fyzici identifikovali soubor základních symetrií v přírodě. Tři nejdůležitější symetrie jsou: náboj (pokud přehodíte náboje všech částic účastnících se interakce na jejich opačný náboj, získáte stejnou interakci); parita (pokud se podíváte na zrcadlový obraz interakce, dostanete stejný výsledek); a čas (pokud spustíte interakci pozpátku v čase, vypadá to stejně).

Fyzické interakce po většinu času dodržují většinu těchto symetrií, což znamená, že někdy dochází k porušení. Fyzici ale nikdy nezpozorovali porušení kombinace všech tří symetrií současně. Pokud vezmete každou jednotlivou interakci pozorovanou v přírodě a otočíte náboje, vezmete zrcadlový obraz a spustíte jej zpět v čase, tyto interakce se chovají úplně stejně.

Tato základní symetrie je pojmenována: CPT symetrie pro náboj (C), paritu (P) a čas (T).

V nedávno přijaté k publikaci v časopise Annals of Physics vědci navrhují rozšíření této kombinované symetrie. Obvykle se tato symetrie vztahuje pouze na interakce — síly a pole, které tvoří fyziku vesmíru. Ale možná, pokud je to tak neuvěřitelně důležitá symetrie, platí to pro celý vesmír samotný. Jinými slovy, tato myšlenka rozšiřuje tuto symetrii od aplikování pouze na „aktéry“ vesmíru (síly a pole) na „jeviště“ samotné, na celý fyzický objekt vesmíru.

Vytváření temné hmoty

Žijeme v rozpínajícím se vesmíru. Tento vesmír je plný spousty částic, které dělají spoustu zajímavých věcí, a vývoj vesmíru se pohybuje vpřed v čase. Pokud rozšíříme koncept CPT symetrie na celý náš vesmír, pak náš pohled na vesmír nemůže být úplným obrazem.

Místo toho jich musí být víc. Aby byla zachována symetrie CPT v celém vesmíru, musí existovat zrcadlový vesmír, který vyrovnává náš vlastní. Tento vesmír by měl všechny opačné náboje než my, byl by převrácen v zrcadle a běžel by zpět v čase. Náš vesmír je jen jedním z dvojčat. Dohromady se oba vesmíry řídí symetrií CPT.

Výzkumníci studie se dále ptali, jaké by byly důsledky takového vesmíru.

Našli mnoho úžasných věcí.

Za prvé, vesmír respektující CPT se přirozeně rozpíná a plní se částicemi, aniž by k tomu bylo potřeba dlouho teoretizované období rychlé expanze známé jako inflace. I když existuje mnoho důkazů, že k události jako je inflace došlo, teoretický obraz této události je neuvěřitelně nejasný. Je to tak nejasné, že existuje spousta prostoru pro návrhy životaschopných alternativ.

Za druhé, vesmír respektující CPT by do směsi přidal nějaká další neutrina. Existují tři známé příchutě neutrin: elektronové neutrino, mionové neutrino a tau-neutrino. Kupodivu všechny tři tyto neutrinové příchutě jsou levotočivé (s odkazem na směr jeho rotace vzhledem k jeho pohybu). Všechny ostatní částice, které fyzika zná, mají levotočivé i pravotočivé varianty, takže fyzici dlouho přemýšleli, zda existují další pravotočivá neutrina.

Vesmír respektující CPT by vyžadoval existenci alespoň jednoho druhu pravotočivých neutrin. Tento druh by byl pro fyzikální experimenty do značné míry neviditelný a zbytek vesmíru by ovlivňoval pouze gravitací.

Ale neviditelná částice, která zaplavuje vesmír a interaguje pouze prostřednictvím gravitace, zní hodně jako temná hmota.

Vědci zjistili, že podmínky kladené poslušností symetrie CPT by naplnily náš vesmír pravotočivými neutriny, což je dostatečné množství pro vznik temné hmoty.

Předpovědi v zrcadle

Nikdy bychom neměli přístup k našemu dvojčeti, zrcadlovému vesmíru CPT, protože existuje „za“ naším Velkým třeskem, před začátkem našeho vesmíru. To ale neznamená, že tento nápad nemůžeme otestovat.

Vědci našli několik pozorovacích důsledků této myšlenky. Za prvé předpovídají, že všechny tři známé druhy levotočivých neutrin by měly být všechny částice Majorana, což znamená, že jsou jejich vlastními antičásticemi. Na rozdíl od normálních částic, jako je elektron, které mají antihmotové protějšky zvané pozitrony. Od této chvíle si fyzici nejsou jisti, zda neutrina mají tuto vlastnost nebo ne.

Navíc předpovídají, že jeden z druhů neutrin by měl být bez hmotnosti. V současné době mohou fyzici stanovit pouze horní limity na hmotnosti neutrin. Pokud by fyzici někdy dokázali přesvědčivě změřit hmotnosti neutrin a jedno z nich je skutečně bezhmotné, výrazně by to podpořilo myšlenku CPT-symetrického vesmíru.

A konečně, v tomto modelu k události inflace nikdy nedošlo. Místo toho se vesmír naplnil částicemi přirozeně sám od sebe. Fyzici se domnívají, že inflace otřásla časoprostorem do tak obrovské míry, že zaplavila kosmos gravitačními vlnami. Po těchto prvotních gravitačních vlnách se hledá mnoho experimentů. Ale v CPT-symetrickém vesmíru by žádné takové vlny neměly existovat. Takže pokud tato hledání prvotních gravitačních vln vyjdou naprázdno, mohlo by to být vodítkem, že tento model zrcadlového vesmíru CPT je správný.

Zdroj: Livescience