Niczym góra górująca nad spokojnym jeziorem wydaje się, że wszechświat kiedyś miał doskonałe odbicie lustrzane. Do takiego wniosku doszedł zespół kanadyjskich naukowców po ekstrapolacji praw wszechświata zarówno przed Wielkim Wybuchem, jak i po nim.
Fizycy mają całkiem niezłe pojęcie o strukturze wszechświata zaledwie kilka sekund po Wielkim Wybuchu, przechodząc do dnia dzisiejszego. Pod wieloma względami fizyka podstawowa działała wtedy tak, jak dzisiaj. Ale eksperci od dziesięcioleci spierają się o to, co wydarzyło się w tym pierwszym momencie - kiedy maleńka, nieskończenie gęsta plamka materii najpierw rozszerzyła się na zewnątrz - często zakładając, że podstawowa fizyka została w jakiś sposób zmieniona.
Badacze Latham Boyle, Kieran Finn i Neil Turok z Perimeter Institute for Theoretical Physics w Waterloo, Ontario, obalili tę ideę, zakładając, że wszechświat zawsze był zasadniczo symetryczny i prosty, a następnie matematycznie ekstrapolował na pierwszą chwilę po Wielkim Huk.
To skłoniło ich do zaproponowania poprzedniego wszechświata, który był lustrzanym odbiciem naszego obecnego, z wyjątkiem tego, że wszystko zostało odwrócone. Czas cofał się, a cząstki stały się antycząstkami. Nie po raz pierwszy fizycy wyobrażali sobie inny wszechświat przed Wielkim Wybuchem, ale zawsze były one postrzegane jako oddzielne wszechświaty podobne do naszego.
„Zamiast powiedzieć, że przed wybuchem istniał inny wszechświat”, powiedział Turok dla Live Science, „mówimy, że wszechświat przed wybuchem jest w pewnym sensie obrazem wszechświata po wybuchu”.
„To tak, jakby nasz wszechświat został dziś odbity przez Wielki Wybuch. Okres poprzedzający wszechświat był tak naprawdę odbiciem przez Wybuch” - powiedział Boyle.
Wyobraź sobie pękanie jajka w tym anty-wszechświecie. Po pierwsze, byłby wykonany w całości z ujemnie naładowanych antyprotonów i dodatnio naładowanych antyelektronów. Po drugie, z naszej perspektywy wydaje się, że przechodzi z kałuży żółtka do pękniętego jajka, do niespękanego jajka do wnętrza kurczaka. Podobnie wszechświat przejdzie od eksplozji na zewnątrz do osobliwości Wielkiego Wybuchu, a następnie eksploduje w naszym wszechświecie.
Ale z drugiej strony oba wszechświaty powstały podczas Wielkiego Wybuchu i eksplodowały jednocześnie w czasie do tyłu i do przodu. Ta dychotomia pozwala na twórcze wyjaśnienie problemów, które od lat nękają fizyków. Po pierwsze, uczyniłoby to pierwszą sekundę wszechświata dość prostą, eliminując konieczność dziwnych multiwersów i wymiarów, z których eksperci korzystali przez trzy dekady, aby wyjaśnić niektóre trudniejsze aspekty fizyki kwantowej i Modelu Standardowego, który opisuje zoo cząsteczki subatomowe, które tworzą nasz wszechświat.
„Teoretycy wymyślili wielkie zunifikowane teorie, które miały setki nowych cząstek, których nigdy nie zaobserwowano - supersymetria, teoria strun z dodatkowymi wymiarami, teorie wieloświatowe. Ludzie po prostu dalej wymyślali rzeczy. Nie znaleziono dowodów obserwacyjnych na żadną z nich, „Powiedział Turok.
Podobnie, teoria ta oferuje znacznie prostsze wyjaśnienie ciemnej materii, powiedział Boyle.
„Nagle, gdy weźmie się ten symetryczny, rozszerzony widok przestrzeni / czasu”, powiedział Boyle Live Science, „jedna z cząstek, o której, jak nam się wydaje, istnieje - jedna z tak zwanych neutrin praworęcznych - staje się bardzo schludną ciemnością… kandydat na materię. I nie trzeba przywoływać innych, bardziej spekulacyjnych cząstek. ” (Boyle odnosi się do teoretycznego sterylnego neutrina, które przechodziłoby przez zwykłą materię bez interakcji z nią w ogóle).
Naukowcy twierdzą, że ta nowa teoria wyrosła z niezadowolenia z dziwnych dodatków proponowanych przez fizyków w ostatnich latach. Sam Turok pomógł opracować takie wyjaśnienia, ale odczuł głębokie pragnienie prostszego wyjaśnienia wszechświata i Wielkiego Wybuchu. Mówią również, że ta nowa teoria ma tę zaletę, że można ją przetestować. Co będzie miało zasadnicze znaczenie dla zwycięstwa nad wątpiącymi.
„Jeśli ktoś może znaleźć prostszą wersję historii wszechświata niż istniejący, to jest to krok naprzód. To nie znaczy, że jest słuszne, ale oznacza, że warto się przyjrzeć” - powiedział Sean Carroll, kosmolog z California Institute of Technology, który został zacytowany w artykule, ale nie był zaangażowany w badania. Zwrócił uwagę, że obecny ulubiony kandydat na ciemną materię - słabo oddziałujące masywne cząstki lub WIMP - nie został znaleziony i być może nadszedł czas, aby rozważyć inne opcje, w tym prawdopodobnie wspomniane neutrina praworęczne Boyle. Ale, powiedział, jest daleki od przekonania i nazywa gazetę „spekulatywną”.
Zespół kanadyjski to rozumie i będą używać modelu do zaproponowania mierzalnych, testowalnych elementów, aby sprawdzić, czy są poprawne, powiedzieli. Na przykład ich model przewiduje, że najlżejsze neutrina powinny faktycznie być całkowicie pozbawione masy. Jeśli mają rację, może to zmienić sposób postrzegania wszechświata.
„Jest bardzo dramatyczny. Jest całkowicie sprzeczny z tym, jak fizyka postępuje przez ostatnie 30 lat, w tym przez nas” - powiedział Turok. „Naprawdę zadaliśmy sobie pytanie, czy nie mogło być czegoś prostszego?”
