طبق نظریه ای جدید، امکان دارد جهانی آینه ای موسوم به آنتی یونیورس پیش از بیگ بنگ وجود داشته باشد که در زمان به عقب حرکت می کند. چنانچه این فرضیه حقیقت داشته باشد، ماده ی تاریک دیگر اسرارآمیز نیست؛ بلکه صرفاً ماده ی ذره ای شبح وار موسوم به نوترینو است که در این جهان وجود دارد.
همچنین در صورت اثبات این نظریه، به نظریه ی تورم کیهانی نیازی نیست که بلافاصله بعد از بیگ بنگ باعث افزایش اندازه ی جهان شد. درصورت واقعی بودن فرضیه ی جهان آینه ای، آزمایش های آینده به شکار امواج گرانشی و اندازه گیری جرم نوترینو اختصاص خواهد یافت و میتواند پاسخی را برای وجود آنتی یونیورس ارائه کنند.
حفظ تقارن
فیزیک دانان مجموعه ای از تقارن های بنیادی را در طبیعت یافته اند. سه نمونه از مهم ترین تقارن ها عبارت اند از:بار الکتریکی( اگر بار الکتریکی تمام ذرات درگیر در یک برهم کنش را وارونه کنید، به برهم کنش یکسان خواهید رسید) و زوجیت( اگر به تصویر آینه ای برهم کنش نگاه کنید، به نتیجه ی مشابه می رسید ) و زمان( اگر برهم کنشی را در زمان به عقب برگردانید، بدون تغییر به نظر می آید).
برهم کنش های فیزیکی اغلب اوقات از سه تقارن مذکور تبعیت می کنند؛ درنتیجه گاهی تناقض هایی به وجود می آیند؛ اما فیزیک دانان هرگز نقض ترکیب سه تقارن را هم زمان مشاهده نکرده اند. اگر هر برهم کنش یکسان در طبیعت را بردارید و بارهای الکتریکی آن را وارونه کنید، به تصویری آینه ای می رسید و اگر در زمان به عقب برگردید، برهم کنش ها دقیقاً رفتار یکسانی را خواهند کرد. این تقارن بنیادی نام مشخصی دارد:تقارن CPT؛ C حرف اول Charge یا بار الکتریکی و P حرف اول زوجیت یا Parity و T حرف اول Time یا زمان.
دانشمندان در مقاله ای جدید که به تازگی برای انتشار در مجله ی Annals of Physics پذیرفته شده است، توسعه ی تقارن ترکیبی CPT را پیشنهاد دادند. معمولاً این تقارن فقط بر برهم کنش هایی اعمال می شود که شامل نیروها و میدان های تشکیل دهنده ی فیزیک کیهانی هستند؛ اما شاید بتوان این تقارن را بر کل جهان اعمال کرد. به بیان دیگر، این ایده تقارن را از پیاده سازی بر بازیگران جهان( نیروهای میدان ها) به خود وضعیت سوق می دهد که همان جهان کامل است.
ساخت ماده ی تاریک
ما در جهانی در حال انبساط زندگی می کنیم. این جهان پر از ذراتی با ویژگی های جذاب است و ازنظر تکاملی، در زمان به جلو می رود. اگر مفهوم تقارن CPT را به کل کیهان تعمیم دهیم، متوجه می شویم دیدگاه فعلی مان درباره ی جهان کامل نیست و جهان بسیار فراتر از آن است.
برای حفظ تقارن CPT در کیهان، باید کیهانی آینه ای وجود داشته باشد که کیهان ما را متعادل سازد. این کیهان می تواند تمام بارهای مخالف جهان ما را داشته باشد که مانند آینه برعکس شده اند و در زمان نیز به عقب می رود. جهان ما یکی از دوقلوهایی است که همراه همزاد دیگر خود تابع قانون CPT است.
اگر جهان همزادی داشته باشد که در زمان به عقب حرکت کند، دانشمندان می توانند ماهیت ماده ی تاریک را توصیف کنند.
پژوهشگران در مرحله ی بعدی پیامدهای جهان متقارن را بررسی کردند و به نتایج شگفت انگیزی رسیدند. در درجه ی اول، جهان CPT به صورت طبیعی منبسط و با ذرات پر می شود و دیگر به نظریه ی انبساط سریع موسوم به تورم کیهانی نیازی ندارد. با اینکه شواهد زیادی برای وقوع تورم کیهانی وجود دارند، چشم انداز تئوری این رویداد به شدت مبهم است؛ به طوری که فضای زیادی برای جایگزین های پایدار وجود دارد.
در درجه ی دوم، جهان CPT نوترینوهای بیشتری را به ترکیب اضافه می کند. سه نوع ماده ی نوترینویی شناخته شده اند:الکترون نوترینو و میون نوتیرنو و تاو نوترینو. به طور عجیبی هر سه نوع نوترینو چپ دست هستند( اشاره به جهت چرخش نسبت به حرکت). تمام ذرات دیگر شناخته شده در فیزیک می توانند هم زمان چپ دست و راست دست باشند؛ درنتیجه فیزیک دانان گمان می کنند نوترینوهای راست دستی هم وجود دارند.
جهان CPT به وجود حداقل یک نوع نوترینو راست دست نیاز دارد. این گونه ها اگر ازطریق گرانش بر جهان تأثیر بگذارند، با ابزارهای فیزیکی رؤیت شدنی خواهند بود؛ اما ذره ای نامرئی که کل جهان را دربر گرفته است و تنها با گرانش برهم کنش می کند، شباهت زیادی به ماده ی تاریک دارد. پژوهشگران شرایطی را نیز کشف کردند که منطبق با تقارن CPT شکل می گیرد و کل جهان را با نوترینوهای راست دست پر می کند؛ به طوری که برای محاسبه ی ماده ی تاریک کافی است.
پیش بینی های آینه
ما هرگز به جهان دوقلوی خود یا جهان آینه ای CPT دسترسی نخواهیم داشت؛ زیرا این جهان در آن سوی بیگ بنگ و قبل از شروع کیهان ما قرار دارد؛ اما بدین معنی نیست که نمی توان این فرضیه را آزمایش کرد. پژوهشگران به پیامدهای عینی این فرضیه پی برده اند.
در درجه ی اول، پیش بینی می کنند که سه گونه ی نوترینو چپ دست شناخته شده از نوع ذرات مایورانا هستند؛ یعنی پادذرات خود هستند و دقیقاً نقطه ی مقابل ذرات عادی مثل الکترون قرار می گیرند که همتایان پادماده ی آن ها پوزیترون ها هستند. در حال حاضر ، فیزیک دانان مطمئن نیستند که نوترینوها این ویژگی را دارند یا خیر.
علاوه بر این، براساس پیش بینی ها یکی از گونه های نوترینویی می تواند بدون جرم باشد. در حال حاضر ، فیزیک دانان، تنها کران های بالایی را برای جرم نوترینوها تعیین کرده اند و اگر بتوانند جرم نوترینوها را اندازه بگیرند؛ به طوری که یکی از آن ها بدون جرم باشند، می توانند فرضیه ی جهان متقارن CPT را توسعه دهند.
در نهایت، در مدل CPT رویداد تورم کیهانی هرگز رخ نمی دهد؛ بلکه جهان به صورت طبیعی با ذرات پر شده است. به باور فیزیک دانان، تورم به اندازه ای به فضازمان ضربه وارد کرده که کل کیهان با امواج گرانشی پر شده است. بسیاری از آزمایش ها به شکار امواج گرانشی آغازین اختصاص دارند؛ اما در جهان CPT، چنین امواجی نباید وجود داشته باشند. درنتیجه، اگر جست وجوی امواج گرانشی آغازین بی نتیجه بمانند، سرنخی برای مدل جهان آینه ای CPT به دست می آید.
- 14
- 2
