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De qué podría estar hecha la materia gemela.
La física teórica está en crisis desde hace más de 30 años. Muchos artículos se publicaron hace varios años sobre el monopolo magnético, pero ninguno ha sido observado nunca. La existencia de las partículas supersimétricas aún no ha sido probada. Nadie sabe qué es un "gravitón". Cuando los científicos intentaron detectar la desintegración del protón, este no cooperó. Casi todo lo que nos aportan los nuevos telescopios sigue siendo un completo misterio. Nadie sabe qué son los cuásares (QSO), los estallidos gamma ni cómo funcionan. Los agujeros negros gigantes son extrañamente silenciosos, etc. La teoría de las supercuerdas no es otra cosa que una nueva moda, a pesar de los miles de artículos publicados en esta "nueva disciplina". El mundo de las supercuerdas es un terreno extraño donde la física parece desesperadamente ausente. A continuación, presentamos la primera descripción geométrica de la antimateria. Como solía decir J.M. Souriau, la teoría de grupos constituye la herramienta fundamental que tenemos para tratar los fenómenos físicos. Una acción natural de un grupo de Lie es su acción coadjunta sobre su álgebra de Lie, tal como fue introducida por J.M. Souriau en 1970 [53]. La dimensión de un grupo G es el número de parámetros de los que depende. También es el número de componentes de su momento J. El grupo de Lorentz L es un grupo de seis dimensiones, poseyendo cuatro componentes conexas. Introduzcamos el grupo de cuatro elementos ω, en su representación matricial (a). Podemos entonces construir el grupo de Lorentz completo L a partir de su componente neutra Lₙ, mediante un producto directo de grupos (b), donde (c) representa la representación matricial. Un nuevo producto semi-directo (d) da el grupo de Poincaré.
Introduzcamos el cuadrivector evento (e) y el vector de traslación espacio-tiempo C: (f).
Podemos dar una representación matricial (g) del elemento de Poincaré. En (h), su acción sobre el espacio-tiempo está definida. Pero esta acción oculta una acción más importante: la acción coadjunta del grupo sobre su espacio de momento de diez componentes J (el grupo de Poincaré tiene dimensión diez).
Souriau escribe este momento en la forma:
J = {E, p, f, l},
donde E es la energía, p el impulso, f el "paso" y l el espín. Es conveniente introducir, según Souriau, una matriz antisimétrica M: (a) y el cuadrivector impulso-energía P: (b). El cálculo del dual de la acción del grupo sobre su álgebra de Lie proporciona la acción sobre el momento { (c), (d) }.
Ahora, si queremos destacar las simetrías I, P, T y PT, elegimos (e) y (f). La acción coadjunta se convierte entonces en { (g), (h) }, lo que da:
Como señaló J.M. Souriau en 1970, a partir de las matrices (c), construimos el subgrupo ortocrónico P₀: (d), compuesto por dos componentes conexas: la componente neutra Pₙ y la componente de inversión espacial Pₛ. Los elementos de estas dos componentes no modifican el signo de la energía E. Por el contrario, las matrices (e) producen el subconjunto anticronico, cuyos elementos invierten el signo de la energía, de modo que la inversión del tiempo va acompañada de una inversión de energía, es decir, de una inversión de masa, si las partículas poseen una. En conclusión, vemos que la masa negativa y la energía negativa emergen de la descripción dinámica del grupo de Poincaré, al referirnos a los movimientos relativistas de los puntos materiales.
Ahora vamos a extender el grupo de Poincaré, considerando:
Introducimos las matrices (a) y (b). A continuación, damos una representación matricial del grupo, actuando en (e) sobre un fibrado Z₂ × U(1) × ℝ⁴. En (f), obtenemos la expresión geométrica de la simetría C. La quinta dimensión (c) es compacta. Así, todo elemento del grupo correspondiente a las elecciones (f) implica una simetría con respecto a la recta indicada.
El cálculo de la acción coadjunta del grupo sobre su momento no presenta ninguna dificultad particular. Como señaló Souriau en 1970, la adición de una dimensión compacta q va acompañada de un escalar adicional cuantificado, identificado con la carga eléctrica q. La acción sobre la parte del momento correspondiente al grupo de Poincaré no cambia. La acción sobre la carga eléctrica da:
Las partículas se describen en términos de órbitas del grupo. Algunas tienen energía positiva, otras energía negativa. f puede considerarse como un índice de pliegue.
f = +1 designa el pliegue F,
f = –1 designa el pliegue F̅.
Así obtenemos una estructura geométrica gemela. La acción es simplemente:
f′ = n f.
Esto puede resumirse en la figura 21:
Fig. 27 : Impacto de las simetrías en las componentes del momento.
Observemos que (ν = –1) designa los términos anticronicos del grupo. Una partícula y su movimiento corresponden a un elemento particular del momento. Los términos anticronicos transforman movimientos ortocrónicos en movimientos anticronicos e invierten la masa y la energía. Como el espacio-tiempo está compuesto por dos pliegues separados F y F̅, los encuentros entre partículas de energía opuesta pueden evitarse si colocamos las partículas de energía positiva en un pliegue (por ejemplo F) y las partículas de energía negativa en su pliegue gemelo F̅. Esta descripción física es coherente con las propiedades del grupo.
- Simetría PT y simetría CPT.
Como señaló Souriau en 1970, toda simetría que incluya una transformación T invierte la energía y la masa. Si consideramos una partícula normal, de masa m y carga eléctrica q, su simétrico CPT tiene energía y masa negativas. Feynman mostró que el simétrico PT de una partícula se comporta como una antipartícula; sin embargo, según los resultados de Souriau, ésta tiene masa y energía negativas. Según lo anterior, hemos construido una nueva descripción del Universo como compuesto por dos entidades gemelas. La primera es un pliegue F, supuesto ser el nuestro, lleno de materia y antimateria de Dirac, simétrico C respecto al primero. En el segundo pliegue F̅, la dualidad materia-antimateria también se aplica. Su materia es simétrica CPT respecto a la nuestra, mientras que su antimateria corresponde a la de Feynman. En conjunto, los dos pliegues son simétricos CPT. Esto es coherente con las ideas iniciales de Sakharov ([33] a [36]). El trabajo inicial del autor, dedicado a la cosmología del Universo gemelo, fue publicado en 1977.
- Modelo de la estrella de neutrones fugaz: una alternativa al modelo del agujero negro.
Clásicamente, la criticidad de una estrella de neutrones se basa en una criticidad geométrica. Una esfera de densidad constante, rodeada de vacío, puede describirse mediante dos métricas de Schwarzschild relacionadas (interna y externa). Estas expresiones se dieron en la sección 7. Ambas se vuelven críticas cuando el radio de la estrella de neutrones tiende a su radio de Schwarzschild asociado. Tolmann, Oppenheimer y Volkov derivaron (ver [52], ecuación 14.22) una famosa "ecuación TOV", que da la presión en función de la distancia radial en una estrella de neutrones.
Fig. 28 : A la izquierda, criticidad geométrica; a la derecha, criticidad física.
El cálculo muestra que, antes de que se alcancen las condiciones geométricas, ocurre una criticidad física: la presión tiende al infinito en el centro de la estrella (a la izquierda).
Fig. 29 : Presión en función de la distancia radial en una estrella de neutrones.
Ahora vamos a formular algunas hipótesis. En la sección 15, intentamos describir el estado primitivo del Universo, retrocediendo en su pasado. Para explicar su gran homogeneidad, introdujimos una variación de las constantes físicas durante la era radiativa. Sin embargo, esta exploración sigue siendo muy arriesgada. Solo intentamos dar nuevas perspectivas a la pregunta: "¿Qué ocurre cuando miramos al pasado lejano del Universo?". Creo que no tenemos todas las claves. Sin embargo, me atrevo a expresar una opinión: creo que cuando la presión alcanza un valor crítico (por determinar), nuestro Universo se conecta con su gemelo, que A. Sakharov sugirió "reside en su pasado". Aunque aún es confuso, reconozco que se trata de una hipótesis, creo que nuestro Universo interactúa con su pasado, que se extendería a lo largo de un tipo de puente espacio-temporal. Sakharov pensaba que nuestro Universo y su gemelo estaban conectados. Añado que interactuarían constantemente, en todas partes, en todo momento. Por eso, la flecha del tiempo parece invertida en el gemelo, como muestra la sección 19. Por eso, los átomos gemelos parecen tener masa negativa y repeler los nuestros. Para nosotros, simplemente viven al revés en el tiempo, y según los trabajos de Souriau, su masa aparente es negativa.
Por analogía, supongo que cuando se alcanza la criticidad física en el centro de una estrella de neutrones, los valores locales de las constantes físicas cambian radicalmente. Una tal condición "reproduciría" localmente las condiciones del "Big Bang". Se abriría entonces un puente espacial, atrayendo la materia a una velocidad relativista. Este "escenario suave" ocurriría cuando el flujo de materia debido al viento estelar de una estrella compañera alcanza condiciones críticas en el centro de la estrella. Luego, un estado estacionario podría describirse geométricamente utilizando las cuatro métricas de Schwarzschild. Para el pliegue F:
Para la región adyacente, conjugada, del pliegue gemelo F̅:
Se pueden estudiar los sistemas geodésicos y relacionarlos mediante un puente espacial cuyo único parámetro es su área. Pequeños puentes espaciales podrían absorber la materia proveniente del viento estelar de una estrella compañera, ya que cerca de ella, la densidad es enorme y la velocidad es relativista. En la figura 24, una imagen 2D didáctica del modelo.
Fig. 30 : Imagen 2D didáctica de una estrella de neutrones fugaz (SNS).
Un flujo violento de materia, debido, por ejemplo, a fenómenos erupcionantes más intensos de una estrella compañera o a la fusión de dos estrellas de neutrones formando un sistema binario, podría provocar la apertura rápida de un puente espacial, como se sugiere a la derecha de la figura 24. La explicación de los estallidos gamma podría estar allí. Este modelo cuestiona el modelo del agujero negro. Veremos más adelante en qué medida este último es cuestionable. Algo no va bien con este modelo de agujero negro. Hay demasiados candidatos, y todo el mundo sabe que un pequeño error en la evaluación de la distancia puede transformar a estos candidatos en simples estrellas de neutrones. No existe ninguna prueba irrefutable de su existencia. Simplemente se cree en ellos, por costumbre. Siempre se decía: "¿Qué podría imaginar usted otro?". Mire el comienzo del artículo. Hablamos del número del periódico Le Monde en el que Fort y Méillier presentaban un mapa 3D de la materia oscura, y el periodista, entusiasmado, tituló [1]: "La materia oscura existe: desvía los rayos de luz". Pero ¿qué hay de los "amasos oscuros" [2], descubiertos por los mismos investigadores, que "atraen y desvían los rayos de luz, pero aparentemente repelen la materia ordinaria"? Si se confirman, estarían compuestos, como sugiere Fort, exclusivamente de "materia exótica". Y si es así, ¿de qué se trata? ¿Qué hay de la aceleración de las sondas espaciales [49], que una distribución de materia oscura no podría explicar? Hoy en día, se necesita encontrar agujeros negros gigantes en el centro de las galaxias, para justificar los parámetros dinámicos de esas regiones. Pero estos gigantes parecen muy silenciosos, como la Bella Durmiente, ¿no? Algunos sugirieron que podrían ser "agujeros negros satisfechos". ¿Cuánto tiempo más intentaremos resolver nuevos problemas inventando nuevos nombres?
Resumen del artículo ---
