Призрачный «зеркальный мир» может стать причиной космических споров

Новое исследование предполагает невидимый «зеркальный мир» частиц, который взаимодействует с нашим миром только посредством гравитации, что может быть ключом к решению главной загадки современной космологии — проблемы постоянной Хаббла.

Постоянная Хаббла — это скорость расширения Вселенной на сегодняшний день. Предсказания для этой скорости — по стандартной модели космологии — значительно медленнее, чем скорость, полученная нашими самыми точными локальными измерениями. Это несоответствие пытались разрешить многие космологи, изменяя нашу нынешнюю космологическую модель. Задача состоит в том, чтобы сделать это, не нарушая согласованности между предсказаниями стандартной модели и многими другими космологическими явлениями, такими как космическое микроволновое излучение. Определение того, существует ли такой космологический сценарий, является вопросом, над которым работают исследователи, в том числе Фрэнсис-Ян Сир-Расин, доцент кафедры физики и астрономии Университета Нью-Мексико, Фей Ге и Ллойд Нокс из Калифорнийского университета в Дэвисе. пытался ответить.

Согласно НАСА, космология — это научное исследование крупномасштабных свойств Вселенной в целом. Космологи изучают такие понятия, как темная материя и темная энергия, а также вопрос о том, существует ли одна вселенная или их множество, иногда называемое мультивселенной. Космология влечет за собой всю вселенную от рождения до смерти с тайнами и интригами на каждом шагу.

Теперь Кир-Расин, Ге и Нокс открыли ранее незамеченное математическое свойство космологических моделей, которое в принципе может допускать более высокую скорость расширения, почти не изменяя наиболее точно проверенные другие предсказания стандартной космологической модели. Они обнаружили, что единообразное масштабирование скоростей гравитационного свободного падения и скорости фотон-электронного рассеяния оставляет большинство безразмерных космологических наблюдаемых почти неизменными.

«По сути, мы отмечаем, что многим наблюдениям, которые мы делаем в космологии, присуща симметрия при изменении масштаба Вселенной в целом. Это может дать способ понять, почему существует несоответствие между различными измерениями скорости расширения Вселенной».

Исследование под названием «Симметрия космологических наблюдаемых, темный сектор зеркального мира и постоянная Хаббла» было недавно опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Этот результат открывает новый подход к согласованию космического микроволнового фона и крупномасштабных структурных наблюдений с высокими значениями постоянной Хаббла H0: найти космологическую модель, в которой скейлинговое преобразование может быть реализовано без нарушения каких-либо измерений величин, не защищенных симметрией. Эта работа открыла новый путь к решению того, что оказалось сложной проблемой. Дальнейшее построение модели может привести к согласованности с двумя еще не удовлетворенными ограничениями: предполагаемым изначальным содержанием дейтерия и гелия.

Если Вселенная каким-то образом использует эту симметрию, исследователи приходят к чрезвычайно интересному выводу: существует зеркальная вселенная, очень похожая на нашу, но невидимая для нас, кроме как из-за гравитационного воздействия на наш мир. Такой темный сектор «зеркального мира» позволил бы эффективно масштабировать скорость гравитационного свободного падения при соблюдении точно измеренной сегодня средней плотности фотонов.

«На практике эта масштабная симметрия может быть реализована только путем включения в модель зеркального мира — параллельной вселенной с новыми частицами, которые являются копиями известных частиц», — сказал Сир-Расин. «Идея зеркального мира впервые возникла в 1990-х годах, но ранее она не рассматривалась как потенциальное решение проблемы постоянной Хаббла.

«На первый взгляд это может показаться безумием, но такие зеркальные миры имеют большое количество литературы по физике в совершенно другом контексте, поскольку они могут помочь решить важную проблему в физике элементарных частиц», — объясняет Сир-Расин. «Наша работа позволяет нам впервые связать эту большую литературу с важной проблемой космологии».

В дополнение к поиску недостающих компонентов в нашей нынешней космологической модели исследователи также задаются вопросом, может ли это расхождение с постоянной Хаббла быть частично вызвано ошибками измерения. Хотя это остается возможным, важно отметить, что расхождение становится все более и более значительным по мере того, как в анализ включаются данные более высокого качества, что позволяет предположить, что данные могут быть не ошибочными.

«Он перешел от двух с половиной сигм к трем и от трех с половиной к четырем сигмам. К настоящему времени мы в значительной степени находимся на уровне пяти сигм», — сказал Сир-Расин. «Это ключевое число, которое делает это реальной проблемой, потому что у вас есть два измерения одного и того же объекта, которые, если у вас есть непротиворечивая картина Вселенной, должны просто полностью согласовываться друг с другом, но они отличаются на очень статистически значимую величину».

«Здесь это предпосылка, и мы думали о том, что может быть причиной этого и почему эти измерения расходятся? Так что это большая проблема для космологии. Кажется, мы просто не понимаем, что Вселенная делает сегодня».