Обнаруживаемая тёмная материя не может быть оксюмороном. Это одна из тех вещей, о которых можно поразмышлять в 2 часа ночи после марафона серий «Сумеречной зоны».
Существует ли такая вещь, как зеркальная вселенная, и если да, то что можно увидеть в зеркале? Это выходит за рамки просто зеркальной вселенной — это уже можно назвать «антивселенной». Новая теория предполагает, что вселенная, в которой человечество обитает, имеет своего рода «антивселенную», бегущую назад во времени, и от этого она становится ещё более странной, потому что её существование может означать, что что-то плавающее в этой вселенной позволит обнаружить тёмную материю. Это что-то — субатомная частица, известная как нейтрино.
Что делает этот конкретный (гипотетический) тип нейтрино таким интригующим, так это то, что он предположительно ведёт себя как тёмная материя, и если его удастся обнаружить, умы взорвутся.
Мысль о том, что настоящие эксперименты могут определить существование материи, которую мы не видим и не ощущаем, кажется нереальной, но физик Латам Бойл решил тщательно исследовать этот вопрос. Во Вселенной существует своего рода симметрия, которая может означать, что должно быть противоположное зеркальное отражение. Бойл из Института теоретической физики Периметра в Онтарио, Канада, провёл исследование, которое вскоре будет опубликовано в Annals of Physics, в котором объясняется, как эту симметрию можно использовать для освещения темной материи.
«В нашей теории Большой взрыв — это своего рода экзотическое зеркало», — сказал он SYFY WIRE. «В обычном зеркале мир с другой стороны выглядит так, как будто одно из его пространственных направлений перевёрнуто, тогда как в случае Большого взрыва мир с другой стороны как будто имеет обратное направление времени». Таким образом, время переворачивается с ног на голову, а не пространство. Вот что происходит, если использовать концепцию СРТ-симметрии и выходить за рамки простого применения её к силам и полям, а вместо этого применять её ко всей Вселенной.
Симметрия CPT означает заряд, чётность (равенство) и обращение времени. Теоретически, если переворачивать заряд, вместо материи получается антивещество. Тогда у вас есть время и пространство. Обращение чётности — это то, что меняет направление пространства, и, очевидно, обращение времени заставляет его течь вспять. Наличие зеркальной вселенной сохраняет симметрию СРТ вместе. Если Большой Взрыв — это зеркало, то человечество с одной стороны.
Последствия взрыва, который, как считается, породил Вселенную, были бы асимметричными, если бы не было отражения. Взгляд на Вселенную как на объект сам по себе, а не как на смесь различных сил и полей, каждое из которых взаимодействует по-своему, даёт ей «антивселенную» с СРТ-симметрией. Он может достичь симметрии только тогда, когда у него есть собственная противоположность, в которой время течет вспять. Если это реальность, следовательно, то, что определяется как состояние вакуума, лишённое частиц, приводит к тому, что можно увидеть тёмную материю.
Фото: potokmedia.ru
«Наблюдатель вроде нас, спустя много времени после Большого взрыва, определяет один тип состояния вакуума», — сказал Бойль. «Поля природы на самом деле находятся в другом вакуумном состоянии. Поскольку эти два состояния различны, мы интерпретируем Вселенную как наполненную определённой ненулевой плотностью этих частиц». Эти поля, находящиеся в СРТ-симметричном вакуумном состоянии, включают в себя поле этой причудливой теоретической частицы, правого нейтрино. Считается, что она отличается от любой другой частицы, потому что у неё нет другой силы, с которой она взаимодействует, кроме гравитации. Так ведёт себя тёмная материя. Она невидима, неосязаема, неслышна, присутствует во всём остальном, но её гравитационная сила может объяснить такие явления, как галактические столкновения.
Если теория гравитации Эйнштейна объединит усилия с квантовой механикой, отдельные наблюдатели смогут увидеть разные состояния вакуума. Вот где может быть обнаружена тёмная материя.
Считается, что Большой взрыв имеет одно состояние вакуума, а поля, в том числе правостороннее поле нейтрино, имеют другое. Если бы наше существование происходило в том же вакуумном состоянии, что и правые нейтрино, в космосе не было бы этих частиц. Однако, поскольку мы существуем в вакуумном состоянии Большого Взрыва, это означает, что частицы во всех других полях должны существовать, а это означает, что правостороннее нейтрино должно существовать. Это также означало бы, что она ведёт себя как тёмная материя.
Внезапно у тёмной материи появляются частицы, которые можно обнаружить. «Наши предсказания можно проверить наблюдательно», — сказал Бойл. «Если теория не пройдёт эти тесты, она будет исключена. Если измеренное значение не согласуется с предсказанным нами значением, то наша теория неверна». Конечно, это означает «и наоборот».
Теория, которую он и его команда придумали, предсказывает такие вещи, как легчайшие массы нейтрино, которые на самом деле измеряются и могут дать ответ в течение нескольких лет. Это также предсказывает, что не было первичных гравитационных волн. Если будут обнаружены гравитационные волны с начала времён, в отличие от тех, которые позже возникли в результате столкновения чёрных дыр или нейтронных звёзд друг с другом, это также опровергло бы это. Доказательство правильности теории покажет способ увидеть тёмную материю.