Сергей Васильев. Темная материя - следствие существования «Антивселенной»?
Физики выдвинули смелую гипотезу о наличии у нашей Вселенной зеркального близнеца, который может проявляться скоплениями невидимых, но притягивающих вещество нейтрино — тем, что мы называем темной материей.
Новая необычная идея предполагает, что в момент Большого взрыва вместе с нашей Вселенной появилась и «зеркальная», устремившаяся по оси времени в обратном направлении. Хотя попасть в этот противоположный мир в принципе невозможно, его существование должно проявляться во Вселенной в форме пока не обнаруженной разновидности нейтрино. Скопления таких нейтрино могут создавать ту самую темную материю, частицы которой не удается найти, невзирая на все усилия физиков.
Гипотезу о существовании «зеркальной» вселенной еще несколько лет назад выдвинула команда ученых во главе с известным южноафриканским астрофизиком Нилом Туроком (Neil Turok), который сейчас работает в Манчестерском университете (Великобритания). Их новая статья принята к публикации в журнале Annals of Physics и выложена в открытой онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org. Она рассматривает некоторые следствия из этой необычной идеи, в том числе о темной материи.
Напомним, современная наука опирается на представление о симметрии, присущей физическим законам. Она заключается в неизменности поведения системы при некоторых преобразованиях. Так, заряды частиц можно заменить на противоположные, и все взаимодействия между ними останутся прежними. Самая фундаментальная симметрия — СРТ-инвариантность — говорит о неизменности физических законов при одновременной инверсии зарядов (С), координат (Р) и времени (Т).
В CPT-симметричной Вселенной время бежит назад от Большого взрыва, а антивещество преобладает
Науке известны различные исключения — нарушения Р- и С-симметрии, а также различных их комбинаций. Например, нарушение СР-инвариантности может приводить к доминированию частиц и почти полному отсутствию античастиц во Вселенной. Однако одновременного нарушения СРТ-симметрии пока не обнаружили: если в системе обратить на противоположные и заряды, и координаты, и время, в принципе для нее ничего не изменится.
Нил Турок и его соавторы применили СРТ-инвариантность к самой Вселенной. В такой гипотетической картине наш мир получается лишь половиной двойной системы. Его СРТ-обратный близнец путешествует по времени в противоположном направлении, имея противоположные заряды и зеркально отраженные координаты.
Расчеты показали, что такая «двойная» Вселенная позволяет довольно просто объяснить существование темной материи. Эта загадочная субстанция не видна ни одним научным инструментом, поскольку способна взаимодействовать с обычным веществом лишь посредством гравитации. Темную материю можно заметить только по притяжению обычной: например, по траекториям звезд вокруг невидимого гравитирующего скопления. Это позволяет картировать сгустки темной материи в масштабах целых галактик, но не дает возможность уловить и исследовать частицы, из которых она состоит.
До сих пор об этих частицах существуют исключительно гипотетические представления. И если отталкиваться от того, что мы живем лишь в половине из целостной «двойной» СРТ-инвариантной Вселенной, то одной гипотезой становится больше. Нил Турок с коллегами показали, что в этом случае должны появляться нейтрино новых типов.
Сегодня их известно шесть (электронное, мюонное и тау-нейтрино плюс их античастицы с противоположными зарядами), все они обладают положительным спином, хотя остальные фундаментальные частицы бывают и с положительным, и с отрицательным. Но вот в «двойной» Вселенной должны существовать и нейтрино с обратным спином. Они практически никак не взаимодействуют с обычным веществом и могут проявляться лишь в очень массовых скоплениях, за счет своей гравитации — совсем как гипотетическая темная материя. По расчетам Нила Турока и его коллег, количества таких нейтрино должно быть достаточно, чтобы наблюдались все нужные эффекты темной материи.
Необычная гипотеза позволяет сделать несколько проверяемых выводов о фундаментальных свойствах нейтрино. В частности, она предсказывает, что по меньшей мере один тип этих частиц должен быть безмассовым. Пока этот вопрос остается открытым: эксперименты позволили установить лишь верхний предел масс нейтрино. Возможно, новые работы помогут выяснить их окончательно — и мы получим первое свидетельство в пользу существования у нашей Вселенной зеркального близнеца.
Анонс:
Несколько лет назад астрофизики выдвинули смелую гипотезу о существовании Вселенной-антипода. Предполагается, что в момент Большого взрыва вместе с нашей Вселенной появилась и «зеркальная», устремившаяся по оси времени в обратном направлении. Физическим законам присуща симметрия, которая заключается в постоянстве поведения системы при каких-либо преобразованиях; самая фундаментальная симметрия (СРТ-инвариантность) говорит о неизменности физических законов при одновременной инверсии зарядов, координат и времени. Если применить СРТ-инвариантность к Вселенной, получается, что наш мир - лишь половина двойной системы, и его «близнец» путешествует по времени в противоположном направлении, с противоположными зарядами и зеркально отраженными координатами. «Двойная» Вселенная вполне объясняет наличие темной материи. Существование «противоположного мира» должно проявляться в форме разновидности нейтрино, пока не обнаруженной (сегодня известно 6 типов); именно их скопления могут создавать пресловутую темную материю.
Статья опубликована также на сайте History.eco
Подпишитесь на наш телеграм-канал https://t.me/history_eco