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Il Nostro Universo Potrebbe Avere un Gemello che Corre Indietro nel Tempo

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Il Nostro Universo Sconosciuto

Un anti-universo che va indietro nel tempo potrebbe spiegare la materia oscura e l’inflazione cosmica.

Una nuova folle teoria suggerisce che potrebbe esistere un altro “anti-universo”, che corre all’indietro nel tempo prima del Big Bang.

Se l’universo ha un gemello e su quel gemello il tempo scorre all’indietro, allora gli scienziati potrebbero spiegare la materia oscura.

L’idea presuppone che l’universo primordiale fosse piccolo, caldo e denso e così uniforme che il tempo appare simmetrico andando avanti e indietro.
Se è vero, la nuova teoria significa che la materia oscura non è così misteriosa; è solo un nuovo sapore di una particella fantasma chiamata neutrino che può esistere solo in questo tipo di universo. E la teoria implica che non ci sarebbe bisogno di un periodo di “inflazione” che ha rapidamente ampliato le dimensioni del giovane cosmo subito dopo il Big Bang.

Se fosse vero, allora i futuri esperimenti a caccia di onde gravitazionali, o per fissare la massa dei neutrini, potrebbero rispondere una volta per tutte se questo anti-universo speculare esiste.

Preservare la simmetria

I fisici hanno identificato una serie di simmetrie fondamentali in natura. Le tre simmetrie più importanti sono: la carica (se si invertono le cariche di tutte le particelle coinvolte in un’interazione con la loro carica opposta, si ottiene la stessa interazione); la parità (se si guarda l’immagine speculare di un’interazione, si ottiene lo stesso risultato); e il tempo (se si esegue un’interazione all’indietro nel tempo, sembra la stessa).

Le interazioni fisiche obbediscono alla maggior parte di queste simmetrie per la maggior parte del tempo, il che significa che a volte ci sono delle violazioni. Ma i fisici non hanno mai osservato una violazione di una combinazione di tutte e tre le simmetrie allo stesso tempo. Se si prende ogni singola interazione osservata in natura e si invertono le cariche, si prende l’immagine speculare e si esegue all’indietro nel tempo, queste interazioni si comportano esattamente allo stesso modo.

Questa simmetria fondamentale ha un nome: simmetria CPT, per carica (C), parità (P) e tempo (T).

In un nuovo documento recentemente accettato per la pubblicazione nella rivista Annals of Physics, gli scienziati propongono di estendere questa simmetria combinata. Di solito questa simmetria si applica solo alle interazioni le forze e i campi che compongono la fisica del cosmo. Ma forse, se si tratta di una simmetria così incredibilmente importante, si applica all’intero universo stesso. In altre parole, questa idea estende questa simmetria dall’applicarsi solo agli “attori” dell’universo (forze e campi) al “palcoscenico” stesso, l’intero oggetto fisico dell’universo.

Creare la materia oscura

Viviamo in un universo in espansione. Questo universo è pieno di un sacco di particelle che fanno un sacco di cose interessanti e l’evoluzione dell’universo va avanti nel tempo. Se estendiamo il concetto di simmetria CPT al nostro intero cosmo, allora la nostra visione dell’universo non può essere l’intero quadro.

Invece, ci deve essere di più. Per preservare la simmetria CPT in tutto il cosmo, ci deve essere un cosmo speculare che bilanci il nostro. Questo cosmo avrebbe tutte le cariche opposte alle nostre, sarebbe capovolto nello specchio, e correrebbe all’indietro nel tempo. Il nostro universo è solo uno dei due gemelli. Presi insieme, i due universi obbediscono alla simmetria CPT.

I ricercatori dello studio hanno poi chiesto quali sarebbero le conseguenze di un tale universo.

Hanno trovato molte cose meravigliose.

Per esempio, un universo che rispetta la CPT si espande naturalmente e si riempie di particelle, senza il bisogno di un periodo a lungo teorizzato di rapida espansione noto come inflazione. Mentre ci sono molte prove che un evento come l’inflazione sia avvenuto, il quadro teorico di questo evento è incredibilmente confuso. È così confuso che c’è molto spazio per proposte di alternative valide.

In secondo luogo, un universo che rispetta la CPT aggiungerebbe alcuni neutrini al mix. Ci sono tre sapori di neutrino conosciuti: il neutrino elettronico, il neutrino muonico e il neutrino tau. Stranamente, tutti e tre questi sapori di neutrino sono di sinistra (riferendosi alla direzione del suo spin rispetto al suo movimento). Tutte le altre particelle conosciute dalla fisica hanno varietà sia sinistre che destre, così i fisici si sono chiesti a lungo se ci fossero altri neutrini destri.

Un universo che rispetta la CPT richiederebbe l’esistenza di almeno una specie di neutrino destro. Questa specie sarebbe in gran parte invisibile agli esperimenti di fisica, influenzando il resto dell’universo solo attraverso la gravità.

Ma una particella invisibile che inonda l’universo e interagisce solo attraverso la gravità suona molto come materia oscura.
I ricercatori hanno scoperto che le condizioni imposte dall’obbedienza alla simmetria CPT riempirebbero il nostro universo di neutrini destri, abbastanza per spiegare la materia oscura.

Previsioni allo specchio

Non avremmo mai accesso al nostro gemello, l’universo CPT-specchio, perché esiste “dietro” il nostro Big Bang, prima dell’inizio del nostro cosmo. Ma questo non significa che non possiamo testare questa idea.
I ricercatori hanno trovato alcune conseguenze osservative di questa idea. Per esempio, essi prevedono che le tre specie di neutrini di sinistra conosciute dovrebbero essere tutte particelle di Majorana, il che significa che sono le loro stesse antiparticelle (in contrasto con le particelle normali come l’elettrone, che hanno controparti di antimateria chiamate positroni).

Per ora, i fisici non sono sicuri se i neutrini hanno questa proprietà o no.
Inoltre, prevedono che una delle specie di neutrini dovrebbe essere senza massa. Attualmente, i fisici possono solo porre dei limiti superiori alle masse dei neutrini. Se i fisici riuscissero a misurare definitivamente le masse dei neutrini, e uno di essi fosse davvero senza massa, ciò rafforzerebbe notevolmente l’idea di un universo simmetrico CPT.

Infine, in questo modello l’evento dell’inflazione non si è mai verificato. Invece, l’universo si è riempito di particelle naturalmente da solo. I fisici credono che l’inflazione abbia scosso lo spazio-tempo a tal punto da inondare il cosmo di onde gravitazionali. Molti esperimenti sono a caccia di queste onde gravitazionali primordiali. Ma in un universo simmetrico CPT, queste onde non dovrebbero esistere.

Quindi, se queste ricerche di onde gravitazionali primordiali risultano vuote, questo potrebbe essere un indizio che questo modello di universo a specchio CPT è corretto.

Fonte: Live Science

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