شاید جهان ما دوقلویی داشته باشد که در زمان به عقب حرکت می‌کند!

برخی دانشمندان معتقدند نظریه پادجهان (Anti-Universe) می‌تواند مسئله‌ ماده‌ تاریک و انبساط کیهان را توجیه کند. براساس این نظریه‌، ممکن است جهان دوقلویی وجود داشته باشد که قبل از وقوع بیگ‌‌ بنگ، در حال حرکت به عقب در زمان است. اگر این فرضیه حقیقت داشته باشد، ماده‌ تاریک، نوترینو (Neutrino) خواهد بود و فرضیه‌ انبساط کیهان که بلافاصله پس از بیگ‌ بنگ باعث افزایش اندازه‌ جهان شد، کنار گذاشته می‌شود.

همچنین با اثبات این فرضیه، آزمایش‌های آینده به کشف امواج گرانشی و اندازه‌گیری جرم نوترینو اختصاص خواهند یافت و نتیجه این آزمایش‌ها می‌تواند پاسخی به این پرسش باشد که آیا جهان دوقلو وجود دارد یا خیر. نوترینو یک ذره بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهم‌کنش می‌شود. آیا با پادماده و خواص شگفت‌انگیز آن آشنا هستید؟ مقاله ما در این باره را بخوانید.

حفظ تقارن

فیزیکدانان مجموعه‌ای از تقارن‌های اصلی را در طبیعت یافته‌اند. سه نمونه از مهم‌ترین تقارن‌ها عبارت‌اند از:

• بار الکتریکی: اگر بار الکتریکی تمام ذره‌های درگیر در یک برهم‌کنش را به بار مخالف آن‌ها برگردانید، به برهم‌کنش یکسان خواهید رسید.
• زوجیت: اگر به تصویر آینه‌ای برهم‌کنش نگاه کنید، نتیجه‌‌ای مشابه خواهید یافت.
• زمان: اگر برهم‌کنشی را در زمان به عقب برگردانید، بدون تغییر به‌نظر می‌رسد.

اغلب برهم‌کنش‌های فیزیکی از این سه تقارن تبعیت می‌کنند و این امکان وجود دارد که گاهی تناقض‌هایی به‌ وجود آید؛ اما فیزیکدانان هرگز نقض ترکیب سه تقارن را هم‌زمان مشاهده نکرده‌اند.

درباره نظریه شگفت‌انگیز دنیای موازی چه می‌دانید؟ آیا چنین جهان‌هایی وجود دارند و در این صورت آیا می‌توان به جهان‌های موازی سفر کرد؟ پیشنهاد می‌کنیم مقاله ما را در این باره حتما بخوانید.

اگر هر برهم‌کنش یکسان در طبیعت را بردارید و بارهای الکتریکی آن را وارونه کنید، به تصویری آینه‌ای می‌رسید و اگر در زمان به عقب برگردید، برهم‌کنش‌ها دقیقا رفتار یکسانی را خواهند داشت. این تقارن بنیادی به تقارن CPT معروف است؛ C نماد بار الکتریکی، P نماد زوجیت و T نماد زمان است.

این تقارن فقط بر تعامل‌هایی اعمال می‌شود که شامل نیروها و میدان‌های تشکیل‌دهنده فیزیک کیهانی هستند، اما ممکن است این تقارن بر کل جهان نیز اعمال شود. به عبارتی، این ایده تقارن را از پیاده‌سازی بر نیروهای میدان‌ها به خود وضعیت سوق می‌دهد که همان جهان کامل است.

ساخت ماده تاریک

جهان در حال گسترش ما پر از ذره‌هایی با ویژگی‌های منحصر‌ به‌ فرد است و از نظر تکاملی، در زمان به جلو می‌رود. برای حفظ تقارن CPT در کیهان، باید دوقلویی برای جهان وجود داشته باشد که جهان را متعادل سازد. این جهان همزادی می‌تواند تمام بارهای مخالف جهان ما را داشته باشد که مانند آینه برعکس شده‌اند و در زمان نیز به صورت برعکس حرکت کرده و رو به عقب می‌رود. پس طبق این می‌توان نتیجه گرفت جهان ما فقط یکی از دوقلوهایی بوده که همراه همزاد دیگر خود با تبعیت از قانون CPT در حال حرکت است.

محققان پیامدهای وجود این جهان متقارن را بررسی کرده و به نتایجی رسیده‌اند. به‌ عنوان اولین نتیجه، جهانی که از قانون CPT پیروی می‌کند به‌ صورت طبیعی گسترش می‌یابد و با ذره‌ها پر می‌شود؛ در نتیجه این جهان دیگر به نظریه‌ انبساط سریع موسوم به انبساط یا تورم کیهانی نیازی ندارد. شواهد زیادی مبنی‌ بر وقوع تورم کیهانی وجود دارد، اما اطلاعات موجود درباره‌ این رویداد به‌ قدری مبهم است که به راحتی می‌توان آن‌ را کنار گذاشت و نظریه‌های دیگری را جایگزین کرد.

تقارن CPT و نوترینوها

دومین نتیجه‌ این است که تقارن CPT نوترینوهای بیشتری را به ترکیب جهان اضافه می‌کند. این نوترینوها عبارت‌اند از الکترون-نوترینو (Electron-Neutrino)، میون-نوتیرنو (Muon-Neutrino) و تاو-نوترینو (Tau-Neutrino). نوترینوهای مذکور از ذره‌های بنیادی زیراتمی هستند که بار الکتریکی ندارند و به ترتیب همراه با الکترون، میون و تاو نسل‌های یکم تا سوم لیپتون‌ها را تشکیل می‌دهند.

هر سه نوع نوترینو چپ‌دست هستند (اشاره به جهت چرخش نسبت به حرکت). تمام ذره‌های دیگری که در فیزیک شناخته شده‌اند می‌توانند هم‌زمان چپ‌دست و راست‌دست باشند. این نتیجه فیزیکدانان را به فکر فرو برد که آیا نوترینوهای فقط راست‌دست وجود دارند یا خیر.

برای تشکیل جهان‌های دوقلو و اثبات پدیده پادجهان، حداقل به وجود یک نوع نوترینوی راست‌دست نیاز است. اگر این نوترینوها از طریق گرانش بر جهان تاثیر بگذارند، با ابزارهای فیزیکی قابل رویت خواهند بود؛ در غیر این‌ صورت ذره‌ای نامرئی که کل جهان را دربرگرفته است و تنها با گرانش برهم‌کنش می‌کند، ماده تاریک نام خواهد داشت.

انتهای جهان کجاست و آیا کیهان ما پایانی هم دارد؟ با پدیده بسیار جالب افق رویداد آشنا شوید و مقاله ما را درباره این موضوع جذاب بخوانید.

پژوهشگران شرایطی را نیز کشف کردند که منطبق با تقارن CPT شکل می‌گیرد و کل جهان را با نوترینوهای راست‌دست پر می‌کند. این شرایط برای توضیح شباهت بین نوترینوی راست‌دست و ماده‌ تاریک کافی است.

پیش‌بینی‌های جهان آینه‌ای

ما هرگز به جهان دوقلو یا جهان آینه‌ای دسترسی نخواهیم داشت؛ زیرا این جهان در آن‌ سوی بیگ‌ بنگ و قبل از آغاز کیهان ما قرار دارد، اما این عدم دسترسی بدین‌ معنی نیست که نمی‌توان این نظریه را آزمایش کرد. پژوهشگران به پیامدهای عینی این فرضیه پی‌ برده‌اند.

در درجه‌ اول، آن‌‌ها پیش‌بینی می‌کنند که نوترینوهای چپ‌دست شناخته‌شده از نوع ذره‌های مایورانا هستند؛ به‌ این معنی که آن‌ها پادذره‌های خود به حساب می‌آیند؛ برخلاف ذره‌های عادی مثل الکترون‌ها که پادماده‌ای به نام پوزیترون‌ (Positron) دارند. پوزیترون که یک الکترون مثبت نیز نامیده می‌شود، یک ذره زیر اتمی دارای بار مثبت و هم‌اندازه بار مشابه الکترون است.

البته این‌ها تنها فرضیه هستند و فیزیکدانان مطمئن نیستند که نوترینوها این ویژگی را دارند یا خیر. علاوه‌ بر‌ این، بر اساس پیش‌بینی‌ها یکی از گونه‌های نوترینویی باید بدون جرم باشد. در‌ حال‌ حاضر، فیزیکدانان تنها مقدارهای بالایی را برای جرم نوترینوها تعیین کرده‌اند و اگر بتوانند جرم نوترینوها را اندازه‌ بگیرند، به‌ طوری‌ که یکی از آن‌ها بدون جرم باشند، قادر خواهند بود فرضیه‌ جهان متقارن CPT را اثبات کرده و توسعه دهند.

درباره پایان جهان چه می‌دانید؟ آیا تاکنون درباره نظریه‌های چگونگی به پایان رسیدن کیهان چیزی شنیده‌اید؟ پیشنهاد می‌کنیم مقاله ما را درباره نظریه جالب مه گسست مطالعه کنید.

در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که در نظریه‌ پادجهان رویداد تورم کیهانی هرگز رخ نداده‌ و جهان به‌ صورت طبیعی با ذره‌ها پر شده است. فیزیکدانان معتقدند تورم به‌ اندازه‌ای به فضا زمان ضربه وارد کرده که کل جهان با امواج گرانشی پر شده است.

آزمایش‌های زیادی برای کشف این امواج گرانشی آغازین درحال انجام‌ هستند، اما در جهان متقارن چنین امواجی نباید وجود داشته باشند. بنابراین اگر جستجوی امواج گرانشی آغازین بی‌نتیجه بمانند، سرنخی برای مدل جهان آینه‌ای CPT و اثبات نظریه‌ پادجهان به‌ دست می‌آید.