Enigmele Cosmosului. Teorii despre un „anti-univers” în care timpul se scurge invers

• Imaginea cea mai frecventă pe care o avem despre Big Bang este aceea că, dintr-un punct, universul s-a extins.
• Dar dacă acest univers este doar geamănul unui alt univers care s-a format în același timp în acel punct și care s-a extins în direcția opusă?
• Aceasta este propunerea îndrăzneață publicată recent de un grup de cosmologi de la Institutul Perimeter pentru Fizică Teoretică din Canada.

Imaginea cea mai frecventă pe care o avem despre Big Bang este aceea că, dintr-un punct, universul s-a extins. Dar dacă acest univers este doar geamănul unui alt univers care s-a format în același timp în acel punct și care s-a extins în direcția opusă? Aceasta este propunerea îndrăzneață publicată recent de un grup de cosmologi de la Institutul Perimeter pentru Fizică Teoretică din Canada, relatează BBC.

Și merg și mai departe de atât.

În anti-universul pe care îl propun, întrucât se mișcă în sens opus față de al nostru, timpul se scurge și el în sens opus.

Această ipoteză, oricât de complexă ar părea, este o încercare a autorilor săi de a explica, într-un mod mai simplu și mai „economic”, mai multe mistere ale cosmosului, inclusiv enigmatica materie întunecată.

De cealaltă parte a oglinzii

Două concepte sunt esențiale pentru înțelegerea ideii de anti-univers.

Prima are legătură cu modelul standard al fizicii particulelor, teoria care descrie particulele fundamentale din care este alcătuit universul și forțele care le fac să interacționeze între ele.

Conform modelului standard, de fiecare dată când apare o particulă de materie, apare și omologul său de antimaterie, o particulă identică cu o sarcină diferită.

Acest lucru înseamnă că în timpul Big Bang-ului s-a produs aceeași cantitate de materie și antimaterie.

Iar al doilea concept este cel de simetrie.

În cosmologie, acest principiu indică faptul că orice proces fizic rămâne același chiar dacă timpul merge înapoi, dacă spațiul este inversat sau dacă particulele sunt înlocuite de antiparticule.

Simetrie

Într-un studiu recent realizat de Institutul Perimeter pentru Fizică Teoretică, autorii au analizat un tip de simetrie numit CPT, inițialele pentru șarjă, paritate și timp.

Această simetrie indică faptul că, dacă sarcina, imaginea și timpul unei interacțiuni între particule sunt inversate, interacțiunea se va comporta în același mod.

Astfel, simetria care se aplică particulelor, potrivit autorilor studiului, ar putea fi aplicată și universului ca întreg, deschizând posibilitatea unui univers simetric.

„Universul ca întreg este simetric CPT”, scriu autorii în cercetarea lor.

Conform acestei premise, Big Bang-ul este un punct de plecare din care își au originea universul și imaginea sa în oglindă.

„Sugerăm că universul dinaintea Big Bang-ului este „anti-versul” universului de după Big Bang”, spun autorii.

Cum arată acest anti-univers?

Latham Boyle, unul dintre coautorii studiului, avertizează că nu este sigur de ipoteza anti-universului și că propunerile sale vor trebui testate experimental.

Dar el crede că calculele sale îi oferă câteva indicii.

„Până în prezent, credem că anti-versul este o adevărată imagine în oglindă reflectată în timp, cu particule și antiparticule schimbate”, a declarat Boyle pentru BBC Mundo.

Conform acestui punct de vedere, anti-versul nu este un univers independent, ci doar o reflectare a universului nostru.

„Avem un „anti-eu” în celălalt univers, dar acesta nu este independent”, spune Boyle.

„Dacă tu alegi să mănânci ouă la micul dejun, versiunea ta de anti-vers nu poate alege să mănânce șuncă la micul dejun.”

„Dacă tu mănânci ouă la micul dejun, el va trebui să mănânce anti-oua la micul dejun.”

Cum rămâne cu timpul din anti-vers?

Conform propunerii lui Boyle și a colegilor săi, Big Bang-ul este ca o oglindă care nu numai că inversează imaginea, ci și direcția timpului.

În ambele părți ale universului, timpul se îndepărtează de Big Bang, doar că pe o parte săgeata timpului se îndreaptă spre dreapta, iar pe cealaltă spre stânga.

„Fiecare parte a universului crede că este perfect normal”, spune Boyle. „Amândoi cred că timpul lor merge înainte.”

„Din punctul nostru de vedere, în anti-vers, timpul se mișcă înapoi, dar pentru ei suntem noi care mergem în sens invers.

Ideea lui Boyle conține o altă posibilitate uluitoare: poate că noi suntem în anti-univers și nu știm acest lucru.

Și o altă întrebare pe care poate că v-o puneți: este posibil să călătoriți în acel anti-univers?

„Nu putem trece de cealaltă parte a oglinzii”, spune Boyle. „Pentru asta ar trebui să fie posibil să călătorim în trecut. Adică, ar trebui să călătorești prin spațiu-timp, să traversezi singularitatea Big Bang-ului și să ieși pe partea cealaltă.”

Soluții minimaliste

Dar, dincolo de aceste idei de tip SF, lucrările lui Boyle și ale colegilor săi propun și soluții la probleme mai practice din fizică și cosmologie.

Propunerea lor oferă o perspectivă provocatoare asupra a trei concepte fundamentale ale cosmologiei: materia întunecată, inflația după Big Bang și undele gravitaționale.

Materia întunecată este un ingredient misterios care reprezintă 25% din univers, dar până în prezent nimeni nu a reușit să observe ce este sau din ce este alcătuită.

Materia întunecată, însă, poate fi observată prin influența gravitațională pe care o exercită asupra cosmosului.

De-a lungul anilor, oamenii de știință au propus mai multe teorii pentru a explica ce este materia întunecată, dar nimeni nu a găsit încă un răspuns convingător.

Unele dintre răspunsurile posibile susțin că materia întunecată este formată dintr-o particulă despre care nu știm încă nimic, adică că se află în afara modelului standard.

Cu toate acestea, studiul lui Boyle oferă un răspuns mai „ieftin” la enigma materiei întunecate.

Propunerea sa este că, pentru a explica materia întunecată, nu este necesar să ne imaginăm noi particule.

În schimb, Boyle crede că răspunsul ar putea fi că materia întunecată este formată din „neutrini cu mână dreaptă”, o varietate de neutrini, un tip de particule care face parte din Modelul Standard.

Încă nu s-a dovedit că există „neutrini cu mână dreaptă”, dar, potrivit lui Boyle, mulți oameni de știință sunt de acord că aceștia ar putea face parte din modelul standard.

Boyle economisește astfel efortul de a specula asupra unor noi particule și găsește răspunsul în legile fizicii pe care le cunoaștem deja.

Până în prezent, neutrinii cunoscuți sunt „stângaci”, referindu-se la direcția în care se rotesc.

Dar într-un univers simetric, ne-am aștepta să existe și un neutrin cu mână dreaptă, adică un antineutrin, potrivit astrofizicianului Paul Sutter, într-un articol de pe portalul Live Science în care analizează studiul lui Boyle.

Acești neutrini cu mâna dreaptă ar fi în mare parte invizibili și ar putea fi detectați doar prin intermediul gravitației.

„O particulă invizibilă care străbate universul și care interacționează doar prin gravitație seamănă foarte mult cu materia întunecată” , explică Sutter.

Joseph Formaggio, un fizician care cercetează rolul neutrinilor în cosmologie, spune că propunerea lui Boyle de a explica materia întunecată i se pare interesantă.

„Îmi place modelul său minimalist”, a declarat Formaggio, care nu a fost implicat în cercetare, pentru BBC Mundo.

„De obicei, în fizica particulelor se pot explica o mulțime de fenomene prin introducerea de noi particule, interacțiuni și câmpuri, așa că este ușor să te pierzi.”

„Dar această cercetare are o abordare diferită, nu adaugă nimic în plus față de ceea ce am observat deja”, conchide Formaggio, care conduce Divizia de Fizică Nucleară Experimentală și de Particule de la Massachusetts Institute of Technology.

Formaggio subliniază că ideea de neutrini de mâna dreaptă este foarte răspândită, chiar dacă nu se știe dacă aceștia există.

„Sunt o particulă nouă, dar nu sunt chiar așa”, spune el râzând.

Nici inflație, nici unde gravitaționale

În cele din urmă, studiul pune sub semnul întrebării existența inflației cosmice și a undelor gravitaționale primordiale.

Modelul lui Boyle pune sub semnul întrebării dacă a existat o perioadă după Big Bang în care universul s-a extins rapid, un concept cunoscut sub numele de inflație.

Această inflație, la rândul său, ar fi putut crea unde gravitaționale primordiale, care sunt unde care se deplasează în țesătura spațiu-timp, precum undele generate de o pietricică aruncată într-un lac.

Propunerea lui Boyle susține că, în loc de inflație, materia din univers s-a extins mai puțin forțat, fără a fi nevoie de o „epocă inflamatorie” .

Deci, conform acestui model, dacă nu a existat inflație, nu au existat nici unde gravitaționale primordiale.

În 2015, au fost detectate pentru prima dată unde gravitaționale. Boyle avertizează însă că acestea corespund unor evenimente mult mai târzii decât Big Bang-ul, deci nu sunt unde gravitaționale primordiale.