Стандартният модел на физиката на елементарните частици направи чудеса за безкрайния стремеж на човечеството да разбере космоса и нашето място в него. Въпреки това, той все още оставя някои огромни, крещящи въпроси без отговор. И един от тези въпроси е вероятно най-важният от всички: Защо изобщо има нещо, вместо нищо?

Според съвременната физика, в началото на времето материята и антиматерията е трябвало да бъдат създадени в равни количества. Тъй като тези частици се анихилират една друга при контакт, превръщайки масата си в чиста енергия, Вселената би трябвало да е празна – изпълнена само с радиация. Но фактът, че вие съществувате, че четете това и че всичко около нас е направено от атоми, доказва, че е станало нещо различно.

Ново проучване, публикувано в The European Physical Journal C, предлага зашеметяващо обяснение: Големият взрив може да е създал „огледална вселена“ заедно с нашата.

Космическата главоблъсканица: Асиметрията на барионите

Проблемът, който стои в основата на този въпрос, е т.нар. барионна асиметрия. В ранната Вселена всяка частица материя е имала своя „анти-партньор“. Логиката диктува, че те трябва да се унищожат взаимно. Един от начините да се обясни този дисбаланс е чрез нарушаване на фундаменталните правила на физиката. Тези правила са известни като:

C (Charge conjugation): Зарядово спрягане (замяна на частица с античастица). P (Parity transformation): Пространствена инверсия (огледално отражение). T (Time reversal): Обратимост на времето.

Заедно те образуват CPT симетрията, която управлява поведението на Вселената във всички точки и по всяко време. Идеята на учените е, че в хаоса на ранната Вселена локално нарушение на CPT може да е довело до асиметрия в мезоните, произвеждайки една допълнителна частица материя на всеки милиард двойки.

Огледалният свят, където времето тече назад

Авторите на новото изследване твърдят, че локалните нарушения на CPT в ранната Вселена са възможни, защото досега не сме гледали „цялата картина“. Те предлагат хипотезата, че Големият взрив е генерирал двойка вселени с противоположни ориентации.

В този модел нашата Вселена се разширява напред във времето, докато нейният „близнак“ прави същото, но с обърнати пространствени координати и време, което ефективно тече назад спрямо нашето. Взети заедно, двете вселени запазват CPT симетрията като цяло (глобално). Въпреки това, в рамките на всяка отделна вселена, тези уж неизменни закони изглеждат локално нарушени.

„Комбинираната CPT симетрия се счита за точна и нейното нарушение задължително би индикирало физика отвъд Стандартния модел. Ние предлагаме, че Големият взрив е генерирал двойка вселени с противоположни ориентации и че CPT симетрията може да е била локално нарушена по време на най-ранните етапи на космическата еволюция“, пишат авторите.

Полето на инфлатона и „излишната“ материя

Как точно се е появила материята? Авторите твърдят, че локалното прекъсване на симетрията е създало достатъчно дисбаланс в инфлатонното поле на ранната Вселена. Инфлатонното поле е хипотетично скаларно квантово поле, за което се смята, че е задвижило разширяването на Вселената по-бързо от скоростта на светлината в първите мигове след Големия взрив.

Когато изследователите въвели числата в тези полета, те открили очакваната асиметрия и в двете вселени в съотношение приблизително една част на милиард. Това е напълно достатъчно, за да се даде старт на вселена, доминирана от материя (или антиматерия в случая на близнака).

Разликата в масите между инфлатона и неговото съответно анти-инфлатонно поле може да доведе до нееднакви нива на производство на частици и античастици по време на периода на „претопляне“ (reheating). Моделът на сдвоената вселена запазва геометричната цялост на пространствено-времевите симетрии, като същевременно предоставя естествена среда, в която CPT симетрията е глобално съхранена, но локално нарушена.

Как можем да докажем съществуването на „Злия близнак“?

Въпреки че звучи като чиста научна фантастика, тази теория може да бъде тествана. Авторите предполагат, че съществуват физически доказателства, които можем да открием:

Първични гравитационни вълни: Генерирани по време на инфлационния период, те биха могли да носят „отпечатъка“ на тези CPT асиметрии. Неутрино асиметрии: Изследването на свойствата на неутриното може да разкрие дали тези частици се държат според предсказанията на модела с двойната вселена.

Освен това, тази теория може да има сериозни последици за разбирането на други дългогодишни космологични мистерии, като тъмната материя и тъмната енергия. Ако съществува огледална вселена, тя може да взаимодейства гравитационно с нашата, което би предложило съвсем нов поглед върху това защо галактиките се държат по начина, по който го правят.

Тази хипотеза ни напомня, че реалността може да бъде много по-симетрична и елегантна, отколкото предполагаме, стига да сме готови да приемем, че виждаме само половината от нея.

Смятате ли, че е по-успокояващо да знаем, че балансът във Вселената е запазен чрез „огледален“ свят, или идеята за време, течащо назад, е твърде странна за възприемане?