جهان ما ممکن است یک دوقلو داشته باشد که به گذشته برمی گردد & زومیت

بر اساس تئوری های جدید، ممکن است قبل از مهبانگ که در زمان به عقب برگردد، دنیایی از آینه ها به نام ضد جهان وجود داشته است. اگر این فرضیه درست باشد، ماده تاریک دیگر مرموز نیست. این فقط یک ماده شبح مانند به نام نوترینو است که در این سیاره وجود دارد.

همچنین در صورت اثبات این نظریه نیازی به نظریه تورم کیهانی نیست که بلافاصله پس از انفجار بزرگ وسعت کیهان را افزایش داد. اگر فرضیه جهان آینه‌ای درست باشد، آزمایش‌های آینده به جذب امواج گرانشی و اندازه‌گیری جرم نوترینو اختصاص داده خواهد شد و ممکن است پاسخی برای حضور پادنیور ارائه دهد.

تقارن را حفظ کنید

فیزیکدانان طیف وسیعی از تقارن های اساسی را در طبیعت یافته اند. سه مثال از مهمترین تقارن ها عبارتند از: بار الکتریکی (اگر بار الکتریکی تمام ذرات درگیر در یک برهمکنش را معکوس کنید، برهمکنش مشابهی خواهید داشت) و جفت (اگر به تصویر آینه ای برهمکنش نگاه کنید، شما خواهد بود همان نتیجه را دریافت می کند) و زمان (اگر تعامل با زمان معکوس شود، به نظر نمی رسد تغییر کند).

فعل و انفعالات فیزیکی معمولاً از این سه تقارن پیروی می کنند. در نتیجه، گاه تناقضاتی پدید می آید; اما فیزیکدانان هرگز متوجه نقض ترکیب سه متقارن در همان زمان نشده اند. اگر هر فعل و انفعال یکسانی را با طبیعت انجام دهید و بارهای الکتریکی آن را معکوس کنید، تصویری آینه ای خواهید داشت و اگر به گذشته برگردید، برهمکنش ها دقیقاً یکسان خواهد بود. این تقارن اساسی یک نام خاص دارد: تقارن CPT. C اولین حرف Charge یا بار الکتریکی، P اولین حرف Parity و T اولین حرف زمان است.

در مقاله جدیدی که اخیراً در Annals of Physics منتشر شده است، دانشمندان توسعه تقارن ترکیبی CPT را پیشنهاد کردند. معمولاً این تقارن فقط در مورد فعل و انفعالاتی اعمال می شود که شامل نیروها و میدان هایی است که فیزیک کیهانی را تشکیل می دهند. اما شاید بتوان این تقارن را در سطح جهانی اعمال کرد. به عبارت دیگر، ایده تقارن از اجرای کنشگران جهان (نیروهای میدان) به خود موقعیت که کل جهان است تغییر می کند.

ماده تاریک را می سازد

ما در جهانی در حال گسترش زندگی می کنیم. این جهان پر از ذرات با خواص شگفت انگیز است و با گذشت زمان تغییر می کند. اگر مفهوم تقارن CPT را به کل جهان تعمیم دهیم، متوجه می شویم که جهان بینی کنونی ما کامل نیست و جهان فراتر از آن است.

برای حفظ تقارن CPT در جهان، باید یک جهان آینه ای وجود داشته باشد که جهان ما را متعادل کند. این جهان می تواند تمام بارهای متضاد دنیای ما را داشته باشد که مانند یک آینه وارونه شده و به گذشته برمی گردد. دنیای ما یکی از دوقلوهایی است که به همراه یکی دیگر از دوقلوهایش تابع قانون CPT است.

اگر جهان یک دوقلو داشت که در زمان به عقب حرکت می کرد، دانشمندان می توانستند ماهیت ماده تاریک را توصیف کنند.

در مرحله بعد، محققان پیامدهای دنیای متقارن را تجزیه و تحلیل کردند و نتایج شگفت انگیزی به دست آوردند. اول اینکه جهان CPT به طور طبیعی منبسط می شود و از ذرات پر می شود و نیازی به نظریه انبساط سریع به نام تورم کیهانی نیست. اگرچه شواهد زیادی برای تورم کیهانی وجود دارد، اما دیدگاه نظری این رویداد بسیار مبهم است. بنابراین فضای زیادی برای جایگزین های پایدار وجود دارد.

دوم، جهان CPT نوترینوهای بیشتری را به ترکیب اضافه می کند. سه نوع ماده نوترینو شناخته شده است: الکترون های نوترینو، میون های نوترینو و نوترینو تاو. با کمال تعجب، هر سه نوع نوترینو چپ دست هستند (اشاره به جهت چرخش نسبت به حرکت). تمام ذرات دیگر شناخته شده در فیزیک می توانند هم چپ و هم راست باشند. در نتیجه، فیزیکدانان گمان می کنند که نوترینوهای راست دست نیز وجود دارند.

جهان CPT حداقل به یک نوع نوترینوی مستقیم نیاز دارد. اگر این گونه ها به وسیله گرانش بر جهان اثر بگذارند، به صورت فیزیکی دیده می شوند. اما دانه نامرئی که کل جهان را می پوشاند و فقط با گرانش در تعامل است، بسیار شبیه ماده تاریک است. محققان همچنین شرایطی را کشف کردند که مطابق با تقارن CPT شکل می‌گیرد و کل جهان را با نوترینو در دست راست پر می‌کند. به طوری که برای محاسبه ماده تاریک کافی است.

پیش بینی های آینه ای

ما هرگز به دنیای دوقلو خود یا جهان آینه های CPT دسترسی نخواهیم داشت. زیرا این جهان فراتر از بیگ بنگ و قبل از آغاز جهان ماست. اما این بدان معنا نیست که این فرضیه قابل آزمایش نیست. محققان به پیامدهای عینی این فرضیه پی بردند.

اول، آنها پیش بینی می کنند که سه نوترینو چپ دست از نوع ذرات مایورانا وجود دارد. یعنی خود آنها پاد ذره هستند و دقیقاً برعکس ذرات معمولی مانند الکترون ها هستند که همتای ضد ماده آنها پوزیترون هستند. در حال حاضر، فیزیکدانان مطمئن نیستند که نوترینوها این ویژگی را دارند یا خیر.

علاوه بر این، پیش بینی می شود که یکی از گونه های نوترینو ممکن است جرم نداشته باشد. در حال حاضر، فیزیکدانان فقط حداکثر حد برای جرم نوترینوها را تعیین می کنند و اینکه آیا می توانند جرم نوترینوها را اندازه گیری کنند یا خیر. از آنجایی که یکی از آنها بی گناه است، می توانند فرضیه جهان متقارن CPT را تشکیل دهند.

در نهایت، در مدل CPT، تورم کیهانی هرگز رخ نمی دهد. در عوض، جهان ذاتاً پر از ذرات است. فیزیکدانان بر این باورند که تورم به اندازه ای به فضا-زمان برخورد کرد که کل جهان پر از امواج گرانشی شد. بسیاری از آزمایش‌ها بر شکار امواج گرانشی اولیه متمرکز شده‌اند. اما در دنیای CPT چنین امواجی نباید وجود داشته باشد. در نتیجه، اگر جستجو برای امواج گرانشی اولیه با شکست مواجه شود، سرنخی در مدل جهان آینه ای CPT به دست می آید.