Czy spoglądając wielokrotnie w lustro zastanawialiście się kiedyś czy jest to tylko odbicie, czy może za tym odbiciem kryje się coś więcej? Czy to możliwe, że istnieje coś takiego jak lustrzany Wszechświat? Naukowcy sugerują, że może istnieć Wszechświat „Ciemnego Lustra”, w którym znajduje się ciemna materia. Brzmi ciekawie?
Każdy z nas słyszał na pewno o ciemnej materii (nie mylić z antymaterią). Jest to nieuchwytna gwiezdna substancja, której teorię istnienia naukowcy po raz pierwszy wysunęli w 1933 roku. Ale zastanówmy się chwilę. Po co taka teoria jest w ogóle potrzebna? Głównie dlatego, że równania wykazały, że w galaktykach nie ma wystarczającej ilości obserwowalnej materii, aby zapobiec ich rozpadowi. Późniejsze badania potwierdziły wcześniejsze obliczenia i obserwacje, a soczewkowanie grawitacyjne dostarczając kolejnych wskazówek zasugerowało, że istnieje jakiś rodzaj materii, której nie możemy zobaczyć. Cytując Rebeccę Leane specjalistkę fizyka teoretycznego z MIT – „wszystko, co widzisz, wszystko, co czujesz, wszystko, z czego się składasz, stanowi tylko 5 procent Wszechświata, a reszta to ta ciemna rzecz… i nie mamy pojęcia co to jest”
Najnowsze filmy
Ta „ciemna rzecz” czyli ciemna materia rzekomo wypełnia około 95% znanego nam Wszechświata. W tym momencie zapewne pomyślisz „No dobrze, to gdzie ona jest?” Czy kryje się w jakimś dodatkowym wymiarze? Tego typu pytania tworzą dogodną przestrzeń dla nowego pomysłu opublikowanego w przeddruku pod koniec stycznia 2024 roku przez naukowców z USA oraz Meksyku „A Closer Look in the Mirror: Reflections on the Matter/Dark Matter Coincidence”
Artykuł zasugerował, że miejsce, w którym kryje się tajemnicza ciemna materia to tak zwany Wszechświat „Ciemnego Lustra”. Być może przypomniał Ci się teraz serial „Czarne lustro”, ale nie, nie o takie lustro chodzi. Koncepcja ta zakłada, że w przypadku każdej interakcji materii w naszym Wszechświecie zachodzi interakcja lustrzana w Wszechświecie ciemnej materii.
Naukowcy założyli, że każda interakcja fizyczna normalnej materii ma swoje odbicie w świecie ciemnej materii. Byłby to nowy rodzaj symetrii w przyrodzie, która łączyłaby świat normalnej i ciemnej materii. Symetria ta byłaby całkiem pomocna w wyjaśnieniach dlaczego oba rodzaje materii występują w podobnych ilościach.
Co więcej, badanie sugeruje, że choć protony i neutrony mają taką samą masę w naszym Wszechświecie, to w hipotetycznym Wszechświecie „Ciemnego Lustra” nie byłoby to prawdą. Brzmi absurdalnie prawda? Przecież w fizyce normalnej materii zarówno proton jak i neutron posiadają prawie dokładnie tę samą masę, dzięki czemu możliwe jest ich wiązanie się ze sobą i tworzenie stabilnych atomów. Gdyby proton był choć odrobinę cięższy, stałby się całkowicie niestabilny, co doprowadziłoby do jego rozpadu w ciągu kilku minut, uniemożliwiając powstawanie jakichkolwiek atomów.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!W takim wyimaginowanym scenariuszu we Wszechświecie pozostałoby tylko morze swobodnie unoszących się neutronów. I tutaj możemy puścić wodza fantazji. Taki wyimaginowany, rozbity kosmos mógłby być rzeczywistością w lustrzanej wersji naszego Wszechświata zbudowanego z ciemnej materii. Być może w lustrze ciemnej materii ta kombinacja fizyki doprowadziła do wyparowania ciemnych protonów pozostawiając tylko głuche, zimne morze ciemnych neutronów – co identyfikujemy jako ciemną materię.
Co ciekawe brak ciemnych protonów wcale nie oznacza, że nie utworzy się ciemna materia atomowa. Jeżeli weźmiemy dwa ciemne neutrony to mogą one połączyć się ze sobą dając ciemny dineutron, a podczas ciemnej nukleosyntezy Wielkiego Wybuchu mogą powstać nawet większe jądra czystych ciemnych związanych ze sobą neutronów. Takie „atomy” mogą urosnąć do całkiem sporych rozmiarów z powodu braku odpychania elektromagnetycznego.
Zaproponowany model lustrzany dopuszcza możliwość najróżniejszych interakcji pomiędzy cząsteczkami ciemnej materii umożliwiając zaistnienie ciemnej chemii i ciemnego układu okresowego ciemnych pierwiastków. Biorąc pod uwagę, że ciemne atomy składają się tylko z ciemnych neutronów większość ciemnej materii tworzy po prostu morze swobodnie unoszących się, neutralnych ciemnych cząstek [3].
We wczesnym świecie normalna materia przeszła nukelosyntezę Wielkiego Wybuchu, zatem jeżeli ten nowy pomysł jest słuszny oznacza to, że w ciemnej materii również miała miejsce lustrzana nukleosynteza. W tych chaotycznych początkach mogły otworzyć się kanały między dwoma światami, umożliwiając im wzajemny przepływ.
No dobrze… w takim razie mamy do czynienia z dwoma Wielkimi Wybuchami? Tak mogłoby się wydawać. Naukowcy z Uniwersytetu w Teksasie zaproponowali w swoim przeddruku koncepcję „Ciemnego Wielkiego Wybuchu”. Uważa się, że nastąpił on znacząco po zwykłym Wielkim Wybuchu. Oczywiście w tej chwili jest to tylko teoria wytworzona po to, aby skłonić kosmologów do rozważenia innych wyjaśnień zjawisk, które dostrzegamy w echach wczesnego Wszechświata.
Praca naukowców z USA oraz Meksyku nie jest jedyną, która sugeruje, że ciemna materia może ukrywać się w lustrzanym Wszechświecie. Naukowcy z Uniwersytetu w Toronto zasugerowali, że teoretycznie moglibyśmy dostrzec gwiazdy ciemnej materii, które powstają w innym wszechświecie, pod warunkiem, że zawierają one skupiska normalnej materii.
Wyobraźmy sobie, że taka lustrzana gwiazda dryfowałaby w wirującym gazie mgławicy. Co takiego mogłoby się wydarzyć? Prawdopodobnie jej ogromne przyciąganie grawitacyjne – choć słabe – mogłoby oddziaływać na normalną materię w inny sposób niż zwyczajne gwiazdy. Taka sytuacja sprawiłaby, że lustrzana gwiazda byłaby możliwa do zaobserwowania.
Na początku wspomniałem o dodatkowym wymiarze, w którym mogłaby kryć się ciemna materia. Ale zaraz, zaraz przecież wymiary są… cztery? Nie do końca. Znane są cztery podstawowe wymiary, czyli trzy przestrzeni i jeden czasu. Naukowcy szukając wyjaśnienia skąd się bierze ciemna materia, przeprowadzili badanie, które wymagało dodania do Modelu Standardowego wypaczonego piątego wymiaru.
Ta hipoteza rodem z science-fiction została opublikowana w badaniu w The European Physical Journal C. z 2021 roku. We wspomnianym badaniu naukowcy zasugerowali istnienie cząstki, która działając jako portal do piątego wymiaru, może wyjaśnić istnienie ciemnej materii.
W wyniku tych badań powstały równania 5D, które mają wyrażać jaki wpływ miałby dodatkowy wymiar na istniejący Wszechświat i otaczającą nas rzeczywistość. A co z tą tajemniczą cząstką służącą za portal? Jest nią fermion, czyli cząstka posiadająca spin połówkowy. Początkowo badania miały służyć wyjaśnieniu pochodzenia mas fermionów w teoriach z wypaczonym piątym wymiarem.
Odkryli oni, że nowe pole skalarne, wykazuje dziwne zachowanie w dodatkowym wymiarze, a nowa cząstka ma bardzo podobne właściwości kwantowe do Bozonu Higgsa. Założyli oni zatem, że obie cząstki powinny się ze sobą mieszać, co oznaczałoby, że ich kwantowo-mechaniczne funkcje falowe są ze sobą powiązane.
W trakcie badań naukowcy zdali sobie sprawę z tego, że przecież nowa ciężka cząstka może zapewnić pewnego rodzaju okno dla ciemnej materii, zakładając, że ciemna materia składa się z podstawowych fermionów, które istnieją w dodatkowym wymiarze. Nie jest to aż tak abstrakcyjny pomysł, biorąc pod uwagę fakt, że zwykła materia składa się z fermionów i jeżeli istnieje ten dodatkowy piąty wymiar to prawdopodobnie będą się one w nim rozprzestrzeniały.
Naukowcy mając już trop dotyczący tej hipotetycznej cząstki i jej piątego wymiaru, mają teraz za zadanie jej poszukać. Przecież Bozon Higgsa został ostatecznie dostrzeżony przez Wielki Zderzacz Hadronów w Szwajcarii w 2012 roku, co zapewniło Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, zatem wykrycie owej ciężkiej cząstki może być tylko kwestią czasu.
Wykrycie tej cząstki byłoby teoretycznie możliwe pośrednio, na przykład poprzez obserwację fal grawitacyjnych, które są „zmarszczkami” czasoprzestrzeni. Zatem jeżeli ta ciężka cząstka może wytwarzać fale grawitacyjne to będzie ją można wykryć za pomocą odpowiednich detektorów.
Wciąż nie wiemy skąd tak naprawdę pochodzi ciemna materia. Przedstawione teorie są nadal tylko teoriami. Czy pochodzi ona z tajemniczego Wszechświata Ciemnego Lustra? Czy ciemna materia jest wynikiem zepchniętych do piątego wymiaru fermionów? Może kiedyś się dowiemy.
