Kosmiczne kontrowersje: Upiorny „Mirror World”

 Nowe badania sugerują istnienie niewidocznego "lustrzanego świata" cząstek, które oddziałują z naszym światem tylko za pośrednictwem grawitacji. Może to być klucz do rozwiązania jednej z głównych zagadek współczesnej kosmologii - problemu stałej Hubble'a.

Stała Hubble'a to tempo rozszerzania się dzisiejszego Wszechświata. Przewidywania dotyczące tego tempa - wynikające z kosmologicznego modelu standardowego - są znacznie wolniejsze niż tempo stwierdzone przez nasze najdokładniejsze pomiary lokalne. Wielu kosmologów stara się rozwiązać tę rozbieżność, zmieniając nasz obecny model kosmologiczny. Wyzwanie polega na tym, aby zrobić to bez naruszania zgodności między przewidywaniami modelu standardowego a wieloma innymi zjawiskami kosmologicznymi, takimi jak kosmiczne mikrofalowe tło. Ustalenie, czy taki scenariusz kosmologiczny istnieje, jest pytaniem, na które próbują odpowiedzieć naukowcy, w tym Francis-Yan Cyr-Racine, adiunkt na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Nowego Meksyku, Fei Ge i Lloyd Knox z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis.

Według NASA kosmologia to naukowe badanie wielkoskalowych właściwości wszechświata jako całości. Kosmolodzy badają takie pojęcia, jak ciemna materia i ciemna energia oraz to, czy istnieje jeden wszechświat, czy wiele wszechświatów, zwanych czasami multiwersami. Kosmologia obejmuje cały wszechświat, od narodzin do śmierci, z tajemnicami i intrygami na każdym kroku.

Obecnie Cyr-Racine, Ge i Knox odkryli niezauważoną wcześniej matematyczną właściwość modeli kosmologicznych, która zasadniczo może pozwolić na szybsze tempo ekspansji, nie zmieniając przy tym innych, najdokładniej zbadanych przewidywań standardowego modelu kosmologicznego. Odkryli oni, że jednolite skalowanie prędkości swobodnego spadku grawitacji i prędkości rozpraszania fotonów i elektronów pozostawia większość bezwymiarowych obserwabli kosmologicznych niemal niezmiennymi.

"Zasadniczo wskazujemy, że wiele obserwacji, które prowadzimy w kosmologii, ma nieodłączną symetrię przy przeskalowywaniu wszechświata jako całości. Może to pomóc zrozumieć, dlaczego istnieją rozbieżności pomiędzy różnymi pomiarami tempa rozszerzania się Wszechświata."

Badania zatytułowane "Symmetry of Cosmological Observables, a Mirror World Dark Sector, and the Hubble Constant" ("Symetria obserwabli kosmologicznych, ciemny sektor w lustrzanym świecie i stała Hubble'a") zostały opublikowane niedawno w Physical Review Letters.

Wynik ten otwiera nowe podejście do pogodzenia obserwacji kosmicznego mikrofalowego tła i wielkoskalowej struktury z wysokimi wartościami stałej Hubble'a H0: należy znaleźć model kosmologiczny, w którym transformacja skalująca może być zrealizowana bez naruszania pomiarów wielkości niechronionych przez symetrię. Praca ta otworzyła nową drogę do rozwiązania tego, jak się okazało, trudnego problemu. Dalsza budowa modelu może przynieść zgodność z dwoma niespełnionymi dotąd ograniczeniami: pierwotnymi zawartościami deuteru i helu.

Jeśli wszechświat w jakiś sposób wykorzystuje tę symetrię, badacze dochodzą do niezwykle interesującego wniosku: że istnieje lustrzany wszechświat bardzo podobny do naszego, ale niewidoczny dla nas, chyba że poprzez oddziaływanie grawitacyjne na nasz świat. Taki "lustrzany świat" ciemnego sektora pozwoliłby na efektywne skalowanie prędkości grawitacyjnego swobodnego spadku przy jednoczesnym zachowaniu precyzyjnie zmierzonej dziś średniej gęstości fotonów.

"W praktyce taką symetrię skalowania można osiągnąć tylko poprzez włączenie do modelu świata lustrzanego - równoległego wszechświata z nowymi cząstkami, które są kopiami cząstek znanych" - powiedział Cyr-Racine. "Idea świata lustrzanego pojawiła się w latach 90. ubiegłego wieku, ale wcześniej nie była uznawana za potencjalne rozwiązanie problemu stałej Hubble'a.

"Na pierwszy rzut oka może się to wydawać szalone, ale takie lustrzane światy mają bogatą literaturę fizyczną w zupełnie innym kontekście, ponieważ mogą pomóc w rozwiązaniu ważnych problemów w fizyce cząstek elementarnych" - wyjaśnia Cyr-Racine. "Nasza praca pozwala nam po raz pierwszy powiązać tę obszerną literaturę z ważnym problemem w kosmologii".

Oprócz poszukiwania brakujących składników w naszym obecnym modelu kosmologicznym, naukowcy zastanawiają się również, czy ta rozbieżność w stałej Hubble'a może być spowodowana częściowo przez błędy pomiarowe. Choć pozostaje to możliwe, należy zauważyć, że rozbieżność stawała się coraz bardziej znacząca, gdy do analiz włączano dane wyższej jakości, co sugeruje, że to nie dane mogą być winne.

"Z dwóch i pół Sigmy przeszliśmy do trzech, a następnie trzech i pół do czterech Sigm. W tej chwili jesteśmy już prawie na poziomie pięciu Sigma" - powiedział Cyr-Racine. "Jest to kluczowa liczba, która sprawia, że jest to prawdziwy problem, ponieważ mamy dwa pomiary tej samej rzeczy, które, jeśli mamy spójny obraz wszechświata, powinny być ze sobą całkowicie zgodne, ale różnią się o bardzo istotną statystycznie wartość".

"Takie jest założenie i zastanawialiśmy się, co może być tego przyczyną i dlaczego te pomiary są rozbieżne? Jest to duży problem dla kosmologii. Wydaje się, że po prostu nie rozumiemy, co Wszechświat robi dzisiaj".

 University of New Mexico. Steve Carr

Link: businews.pl
itnews24.pl
itlife.pl
ofio.pl
koty.pl
tvtu.pl