Náš vesmír má dvojča, tvrdia vedci. Toto sa deje s časom v anti-vesmíre

Kvantová fyzika sa už dlho zaoberá aj teóriou alternatívnych realít, ktoré by mohli existovať zároveň s tou, v ktorej prežívame svoj každodenný život. Podľa najnovšej teórie neexistuje len alternatívna realita, ale celý alternatívny vesmír, ktorý navyše čiastočne funguje presne naopak ako ten náš.

Čas v takzvanom anti-vesmíre beží smerom dozadu už od Veľkého tresku. Na rozdiel od nášho vesmíru, ktorý je obrovský a stále sa rozpína, anti-vesmír je malý, horúci a hustý, čo je práve dôvod, prečo v ňom čas na pohľad prebieha symetricky smerom dopredu aj dozadu.

Ak by sa potvrdila pravosť tejto teórie, znamenalo by to, že tmavá hmota, nad ktorej vlastnosťami si astrofyzici dodnes lámu hlavu, napokon nie je taká tajomná – bola by len inou variáciou častice zvanej neutríno, ktorá môže existovať len v mimoriadnych podmienkach anti-vesmíru.

Pravdivosť teórie o existencii anti-vesmíru by v budúcnosti mohli potvrdiť alebo vyvrátiť pokusy zamerané na gravitačné vlny a hmotnosť neutrín.

Vesmír a symetria

V prírode, aká nám je známa, platí niekoľko symetrií, z ktorých najznámejšie sú náboj (ak vymeníte náboj všetkých častíc v procese na opačný náboj, získate rovnaký proces), parita (ak sa pozriete na zrkadlový obraz procesu, získate rovnaký výsledok) a čas (ak proces beží dozadu v čase, vyzerá rovnako).

Fyzické procesy sa väčšinou riadia podľa väčšiny známych symetrií, no výnimky potvrdzujú pravidlo. Fyzici sa však dodnes nestretli s procesom, ktorý by naraz porušil všetky tri najdôležitejšie symetrie. Súhrnne sa zvyknú nazývať aj CPT symetria, čo je anglická skratka pre charge – náboj, parity – parita a time – čas.

Vedci vo výskume, ktorý bol zverejnený na stránkach žurnálu Annals of Physics, navrhujú rozšíriť pôsobenie CPT symetrie, ktorá sa obecne aplikuje len na fyzické procesy – teda sily a polia, ktoré spolu tvoria fyzické deje vo vesmíre. Nová teória predpokladá, že tri základné symetrie platia pre vesmír ako taký – teda pre celý objekt.

Stopy k objasneniu tmavej hmoty

Žijeme vo vesmíre, ktorý sa rozpína. Tvorí ho množstvo častíc a jeho evolúcia ho posúva dopredu v čase. Ak aplikujeme koncept CPT symetrie na celý vesmír, znamená to, že naše chápanie jeho prvkov netvorí celistvý obraz.

Aplikovanie CPT symetrie na celý vesmír si vyžaduje jeho zrkadlový obraz, ktorý dotvára rovnováhu. Tento vesmír by mal opačné náboje, ako má ten náš, bol by zrkadlovo prevrátený a čas by v ňom plynul dozadu. Spoločne tieto dva vesmíry dodržiavajú pravidlá CPT symetrie.

Ak predpokladáme, že takýto vesmír skutočne jestvuje, je dôležité zamyslieť sa nad následkami jeho existencie.

Anti-vesmír, ktorý rešpektuje pravidlá CPT symetrie, sa prirodzene rozpína a zapĺňa časticami, pričom v ňom neprebehla kozmická inflácia (extrémne rýchla exponenciálna expanzia objemu nášho raného vesmíru, o ktorej sa dlho špekulovalo).

V anti-vesmíre pravdepodobne možno nájsť nové typy neutrín. Nám sú známe len tri druhy týchto častíc: elektrónové neutrína, miónové neutrína a tau neutrína, pričom všetky oscilujú smerom doľava, čo je z fyzikálneho hľadiska netradičné. Anti-vesmír s doprava oscilujúcimi neutrínami by mohol tento fenomén vysvetliť.

Za predpokladu, že anti-vesmír rešpektujúci CPT symetriu naozaj jestvuje, musel by obsahovať aspoň jeden druh doprava oscilujúcich neutrín, ktoré by sa však v rámci väčšiny fyzikálnych pokusov nedali zaznamenať. Na zvyšok vesmíru by vplývali len prostredníctvom gravitácie.

O jednom podobnom úkaze, ktorý je prakticky neviditeľný, zapĺňa väčšinu vesmíru a vplýva naň len gravitáciou, už vieme, a voláme ho tmavá hmota. Ak sa teória o anti-vesmíre potvrdí, znamenalo by to, že tmavá hmota sú v skutočnosti doprava oscilujúce neutrína.

Ako overiť pravosť anti-vesmíru

Ak je anti-vesmír skutočný, nikdy s ním neprídeme do kontaktu. Na rozdiel od nášho vesmíru tento vesmír pokračuje vo svojej existencii v čase smerom dozadu od Veľkého tresku, teda ešte pred vznikom toho nášho. To však neznamená, že ho nemôžeme testovať.

Vedci v prvom rade predpokladajú, že všetky doľava oscilujúce neutrína sú Majoranovské fermióny, čo znamená, že sú svojou vlastnou antičasticou (medzi bežné častice bez tejto vlastnosti patrí napríklad elektrón, ktorého antičastica je pozitrón). Dodnes však nevieme s istotou potvrdiť, či neutrína napĺňajú túto charakteristiku.

Ďalej predpokladáme, že jeden z neutrínových druhov by mal byť nehmotný. Vedci sú v súčasnosti schopní stanoviť len maximálnu hmotnosť neutrín. Ak by sa raz dala exaktne zmerať ich hmotnosť a potvrdilo by sa, že jeden druh je nehmotný, podporilo by to teóriu o existencii anti-vesmíru.

V navrhovanom modele anti-vesmíru nikdy nedošlo ku kozmickej inflácii. Namiesto toho sa vesmír samostatne naplnil časticami. Podľa fyzikov inflácia nášho známeho vesmíru spôsobila taký otras časopriestoru, že vesmír vyplnili gravitačné vlny. Ich existenciu sa snažia potvrdiť mnohé pokusy. V symetrickom vesmíre ale žiadne gravitačné vlny neexistujú. Ak sa teda ich existenciu nepodarí preukázať, bude to opäť svedčiť o pravosti anti-vesmíru.