Hihetetlen elmélet: megfordulhat és visszafelé haladhat az idő

Egy olyan rendkívül merész elmélet jelent meg az Annals of Physics tudományos szaklapban, ami egyszerre kíván választ adni három megoldatlan kérdésre. 

Miért több az anyag az univerzumunkban az antianyagnál, miért nem sikerült még megtalálni az ősrobbanás gravitációs háttérhullámait, továbbá hogy valójában mi is lehet a rejtélyes sötét anyag.

Az új elmélet szerint e kérdések hátterében egy különleges antiuniverzum áll, ami ugyan a mi világegyetemünkkel együtt jött létre, de amelyben visszafelé halad az idő, a részecskék fordított töltésűek, és a tömegük legnagyobb részét az antianyag alkotja.

„Több dolgok vannak földön és égen, Horatio, mintsem bölcselmetek azt álmodni képes"
(William Shakespeare: Hamlet)

Túl a határokon, ahol a tér és az idő véget ér

A kozmológia és a kvantumfizika olyan világokat tár fel, amelyek nagyon távol állnak a földi léptékektől, és az emberi felfogóképesség határait feszegetik. Az általunk ismert világegyetem keletkezésére vonatkozó legelfogadottabb elmélet, az ősrobbanás teóriája szerint az univerzum 13,8 milliárd éve egy olyan gravitációs szingularitásból jött létre, amelyben az idő és a távolság fogalma, illetve mérése egyaránt értelmezhetetlen, a hőmérséklet és a sűrűség pedig végtelen volt.

Leegyszerűsítve, a nulladik pillanatban minden egyetlen pontban sűrűsödött össze,

ÉS AZ ŐSROBBANÁS ELŐTT NEM LÉTEZETT SEM A TÉR, SEM PEDIG AZ IDŐ.

Eredendően az ősrobbanás elmélete – amelynek alapjait a belga Georges Lemaitre fektette le 1931-ben –, azon az Edwin Hubble amerikai csillagász által felfedezett jelenségen alapult, mely szerint a galaxisok színképe a vörös felé tolódik el, azaz az univerzum tágul.

Ha az univerzumnak ezt a megfigyelt állapotát visszaextrapoláljuk a múltba, akkor eljutunk addig a pontig, amiben az anyag és az energia végtelen sűrűségű, illetve hőmérsékletű volt. Az ősrobbanás-elmélet arra is magyarázat, hogy a jelenlegi univerzum miért tér el jelentősen a világegyetem múltbeli, illetve jövőbeli állapotától. Albert Einstein kollégája, George Gamow már 1948-ban megjósolta a mikrohullámú háttérsugárzást, amit az ősrobbanás szükségszerű velejárójának tartott.

A mikrohullámú háttérsugárzás az egész világegyetemet kitöltő olyan elektromágneses sugárzás, ami akkor keletkezett, amikor az ősrobbanás után 380 ezer évvel később az atommagok és az elektronok atomokká álltak össze,

ÉS A FÉNY RÉSZECSKÉI, A FOTONOK SZÁMÁRA ÁTJÁRHATÓVÁ VÁLT AZ UNIVERZUM.

Az 1960-as években felfedezett mikrohullámú háttérsugárzás így az ősrobbanás egyik legfontosabb bizonyítékává vált. Viszont az ősrobbanáshoz kapcsolódó egyéb kérdésekre még mindig nincs általánosan elfogadott válasz.

Ezek közül az egyik az ősrobbanás gravitációs háttérhullámainak a problematikája, amiket mindeddig nem sikerült még azonosítani. A gravitációs hullámok, vagyis a „téridő fodrozódásainak" létét már Einstein általános relativitáselmélete is megjósolta. Noha 2015-ben sikerült bizonyítani a gravitációs hullámok létezését, amelyek fekete lyukak vagy neutroncsillagok egymásba olvadásakor keletkeznek, ám az ősrobbanás gravitációs háttérhullámai továbbra is láthatatlanok maradtak.

Ugyancsak megoldatlan a rejtélyes sötét anyag, valamint az univerzumunkban lévő anyag-antianyag arány problematikája. A megfigyelések azt mutatják, hogy a világegyetem zömmel (normál) anyagból áll, viszont az anyagnak és az antianyagnak ez asszimmetriája ellentmond az úgynevezett megmaradási tételeknek, ami mind a mai napig az elméleti fizika egyik nagy megoldatlan problémája.

Ahol visszafelé megy az idő, és minden fordítva történik

A kanadai Perimeter Institute for Theoretical Physics (Perimeter Elméleti Fizikai Intézet) kutatói, Neil Turok és Latham Boyle, valamint a Manchester Egyetem elméleti fizikusa, Kieran Finn 2022 márciusában az Annals of Physics tudományos szaklapban publikált tanulmányukban arra tettek kísérletet, hogy az előzőekben felvázolt három nagy kérdésre egyetlen elméletben adjanak magyarázatot.

A három tudós új teóriájának az a kiindulópontja, hogy az ősrobbanáskor nemcsak az általunk ismert világegyetem jött létre, hanem egy másik is, amely a mi univerzumunknak egyfajta tükörképe. Ez a hipotetikus ikeruniverzum mindenben megfelel az általunk ismert világegyetemmel, csakhogy ebben a világban minden fordított ugyanúgy, mint a tükörben visszatükröződő képen: vagyis az idő visszafelé halad, a részecskék töltései fordítottak, az ikeruniverzum tömegének legnagyobb részét pedig az antianyag alkotja. Azt például, hogy visszafelé lehet menni az időben, Albert Einstein általános relativitáselmélete is megengedi.

De egyáltalán, hogyan merülhet fel ennek a különös antiuniverzumnak a gondolata?

TUROK, BOYLE ÉS FINN AZ ÚGYNEVEZETT CPT-SZIMMETRIA PROBLEMATIKÁJÁBÓL INDULNAK KI.

A CPT-szimmetria azt jelenti, hogyha a töltést (C, charge) az egyenértékűséget (P, parity) és az időt (T, time) egyszerre megfordítjuk, akkor a szimmetria tökéletes marad, ami egyébként csak egy-egy faktor váltása esetén sérülhetne. Amennyiben a CPT-szimmetria ilyen tökéletesen működik, akkor a „váltás" az egész képre is igaz, tehát az egész univerzum a CPT-szimmetria elvén működik.

Ebben az esetben pedig lennie kell egy másik univerzumnak is, ami a mi világegyetemünk fordítottja.

EBBEN AZ ANTIUNIVERZUMBAN AZ IDŐ VISSZAFELÉ FOLYIK,

a részecskék töltései pedig pont az ellentettjei a mi világunkat felépítő részecskék töltéseinek. Ez az alapjait tekintve igen radikális elmélet, ha bebizonyosodna a megalapozottsága, egyszerre több olyan problémára is választ adna, amelyek jelenleg még megválaszolatlan kérdéseknek tekintendők.

Az ősrobbanás előtti univerzum kvantummechanikai és klasszikus értelmében is a „nagy bumm" utáni világegyetem CPT-visszatükröződése, ezért ennek létezése nem szegi meg a CPT-szimmetria szabályait sem – vélik az elméletet publikáló tudósok. Így tehát ez a rendszer egy CPT-szimmetrikus univerzum és antiuniverzum párt alkot, amelynek a létrejöttéhez nem volt szükség a kozmikus inflációra (felfúvódásra), és ezért nincsenek az ősrobbanás utáni pillanatból származó gravitációs háttérhullámok sem.

A rejtélyes sötét, valamint antianyag és az ikeruniverzum

Ami a sötét anyag problematikáját illeti, az elmélet abból indul ki, hogy a CPT-szimmetrikus antiuniverzum úgynevezett „jobbkezes neutrinókat", vagyis olyan részecskéket tartalmaz, amelyeknek a spinje jobb irányú, és a mi univerzumunkat felépítő részecskéktől eltérően nem balra, hanem jobbra pördülnek.

E „jobbkezes" részecskék egyik fajtája felelhet meg a rejtélyes sötét anyagnak is, amely az érvényes definíció szerint az univerzum olyan láthatatlan összetevője, amire csak a gravitációs vonzással kapcsolatos megfigyelésekből lehet következtetni.

A kutatók azt is kiszámították, hogy milyen tömeggel kell rendelkeznie ezeknek a részecskéknek ahhoz, hogy megfeleljenek a sötét anyagnak. Turok, Boyle és Finn számítása szerint ez az érték 4,8×10 ⁸ GeV. Az úgynevezett „balkezes" szellemrészecskék tömegét korábban már sikerült megmérni, mely szerint ezek 0,8 elektronvolt alatti tömeggel rendelkeznek, vagyis sokkal könnyebbek mint a „jobbkezes" rokonok. Az elmélet a harmadik nagy rejtélyre, az anyag-antianyag arányban mutatkozó anomáliára is kínál egy lehetséges választ: a CPT-szimmetrikus világegyetemben az antiuniverzum az úgynevezett leptogenezis miatt ugyanis sokkal több antianyagot kell, hogy tartalmazzon.

A nehezebb neutrinók túl instabilak és gyorsan lebomlanak az ősrobbanás utáni korai univerzumban,

ÉS ERRE A BOMLÁSRA VEZETHETŐ VISSZA AZ ANYAG, VALAMINT AZ ANTIANYAG KÖZÖTT KIALAKULÓ MENNYISÉGI KÜLÖNBSÉG IS.

Az ikeruniverzum elmélete egyelőre még csak egy olyan tudományos hipotézis, ami noha rendkívül logikus válaszokat talál több nagy kozmológiai kérdésre is, de egyelőre még sem megfigyelésekkel, sem pedig ellenőrizhető mérésekkel nincsen alátámasztva.

A bizonyítás lehetősége azonban egyáltalán nem kizárt, mivel több lehetőség is adott ahhoz, hogy az elméletet alátámasztó jelek után kutassanak az asztrofizikusok. Ha sikerülne bizonyítani az ikeruniverzum létét, az legalább akkora jelentőségű lenne, mint a relativitáselméletek legnagyobb részt már megtörtént bizonyítása.

Amennyiben tetszett a cikk, illetve más hasonló híreket is szívesen olvasna, itt lájkolhatja FB oldalunkat! 

Kapcsolódó anyagok: 

Egy fizikus kiszámította, mikor és hogy jön el a világvége