a114

Eén universum, of twee?

Wat zijn de speculatieve ideeën die vandaag online circuleren?

Twee referenties:

R. Foot en R.R. Volkas, Phys. Rev. D, Vol. 52, nr. 11, 1 december 1995
Z.G. Berezhiani en R.N. Mohapatra, Phys. Rev., Vol. 52, nr. 11, 1 december 1995.

Deze twee werken zijn gewijd aan het probleem van het tekort aan zonne-neutrino's. Foot en Volkas denken dat het universum bestaat uit twee "sectoren", enantiomorf. Ze noemen de tweede sector een "mirror sector" (Jonas-effect, misschien...). Dit tweede universum is P-symmetrisch (zie Geometrical Physics B, gewijd aan groepentheorie). Foot en Volkas suggereren dat de energie, in het centrum van de zon, wordt gedragen door normale neutrino's en "mirror-neutrino's". Ze suggereren om ons universum uit te breiden, inclusief een P-symmetrische sector. Sinds de jaren vijftig weten we dat ons universum niet perfect symmetrisch is. Zie: T.D. Lee en C.N. Yang, Phys. Rev. 104, 254 (1956).

Wanneer typisch "rechtse" processen plaatsvinden, tijdens een bepaalde karakteristieke tijd, impliceert het symmetrische proces, "links", mirror-symmetrisch, een iets andere karakteristieke tijd (het verschil is 10^-9). Het symmetrische proces behoort tot de antimaterie-wereld. Dit werd voorspeld en waargenomen (Nobelprijs). Dit wordt de schending van het Pariteitsprincipe genoemd. Dit verwijst naar "onze sector". Foot en Volkas suggereren het bestaan van een tweeling-universum, met omgekeerde pariteitsschending. Ze nemen aan dat het geheel: onze sector plus mirror sector, een volledig P-symmetrische entiteit vormt. De "mirror sector" van Foot en Volkas is P-symmetrisch ten opzichte van de onze.

Zoals gepresenteerd in Geometrical Physics B:
J.P. Petit & P. Midy: Geometrization of anti-matter through coadjoint action of a group on its momentum space. 4: Twin group [Geometrical Physics B, 4, 1998].

We hebben een CPT-symmetrische tweelingwereld gebouwd. Volgens dit idee zou 50% van de vrijgekomen energie gedragen kunnen worden door "CPT-symmetrische mirror neutrino's".

Er is een andere reden om iets anders dan het Standaardmodel te proberen te verbeelden. In het zeer vroege universum is de wereld vergelijkbaar met de joodse tohu-bohu. Zoals Steven Weinberg zegt, is het universum op dat moment een mengsel van alle soorten straling. Hij bedoelt dat als men fotonen, neutrino's en antineutrino's vindt, de massieve deeltjes (en hun anti) bewegen met een snelheid die zeer dicht bij de lichtsnelheid ligt.

Fotonen geven deeltjes-antideeltjes paren. Vervolgens botsen deze en annihileren, wat hoog-energetische fotonen oplevert. En zo verder.

Vervolgens koelt de expansie de fotonen af, waarvan de stralingstemperatuur varieert als 1/R, waarbij R de gemiddelde afstand tussen twee deeltjes is. Wanneer ze niet genoeg energie hebben om paren te produceren, stopt deze productie. Vervolgens vernietigt de annihilatie materie en antimaterie, via een onomkeerbaar proces.

De belangrijkste vraag wordt:

• Waarom zijn we hier, jij en ik? Waarom heeft deze wederzijdse moord de twee vijandige zusters: materie en antimaterie, niet volledig laten verdwijnen?

Antwoord?
Geen antwoord......

Verloren, de helft van het universum. Als iemand enige informatie heeft, neem dan contact op met een theoretisch fysica-laboratorium, onmiddellijk.

In 1967 was de Russische academicus Andréi Sakharov de eerste die suggereerde dat "cosmogenesis" twee universa kon hebben geproduceerd in plaats van één:

A. Sakharov: "CP violation and baryonic asymmetry of the Universe". ZhETF Pis'ma 5: 32-35 (1967); Vertaling JETP Lett. 5: 24-27 (1967)
A. Sakharov: "A multisheet Cosmological model" Preprint Institute of Applied Mathematics, Moscow 1970
A. Sakharov: "Cosmological model of the Universe with a time vector inversion". ZhETF 79: 689-693 (1980); vertaling in Sov. Phys. JETP 52: 349-351 (1980)
A. Sakharov: "Topological structure of elementary particles and CPT asymmetry" in "Problems in theoretical physics", dedicated to the memory of I.E. Tamm, Nauka, Moscow 1972, pp. 243-247

In Sakharovs visie zijn de twee pijlen van de tijd omgekeerd. Hij suggereerde ook dat zijn tweeling-universa enantiomorf konden zijn.

Ik deed hetzelfde, tien jaar later, onbekend met het werk van Sakharov. Referentie:

[1]: J.P. Petit: Univers enantiomorphes à flèches du temps opposées. French Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris. t.284, serie A, 1977, p.1315
(Enantiomorfe universa met tegengestelde tijdspijlen)

[2]: J.P. Petit: Univers en interaction avec leur image dans le miroir du temps. French Comptes Rendus de l'Académie des Sciences de Paris. t.284, serie A, (6 juni) 1977, p.1413
(Universum dat interactie heeft met zijn ruimtetijd-mirror image): het "Jonas-effect".

Superstring-theoretici onderzoeken het fundamentele object dat het universum opbouwt, de sleutel tot de Theory of Everything (TOE). Ze denken dat ze de symmetrie-eigenschappen hebben gebouwd die dit onbekende object zou moeten bezitten (volgens verschillende varianten), gebaseerd op groepentheorie. De groep E8 x E8 is een van de varianten. De groepen zijn de "vaders van de geometrie". De Galilei-groep, die alle eigenschappen van onze ruimtetijd vertaalt (ruimtelijke translaties, rotaties, plus temporele translaties), in hun meest naïeve visie (Euclidisch, met absolute tijd), is de vader van een Euclidische ruimtetijd.

De Lorentz-groep secreet Minkowski-ruimtetijd (die van de Speciale Relativiteitstheorie).

De superstring-theoretici zoeken de geometrie van een tien-dimensionale ruimte die gehoorzaamt aan de speciale symmetrie-eigenschappen die alle elementaire deeltjes, bekende en onbekende, gehoorzamen.

Laten we aannemen dat ik zes grootheden heb:

x, y, z, a, b, g.

Ik beslis, bijvoorbeeld, dat ik bij de eerste drie een heel aantal keer een grootheid a kan optellen of aftrekken, en dat ik bij de volgende drie p/2 een heel aantal keer kan optellen of aftrekken. Dit vormt een groep. De neutrale elementen bestaan uit het optellen of aftrekken van een nul-grootheid. Een object bestaat dat voldoet aan deze relaties -- de kubus. De ruimte die voortvloeit uit deze groepstructuur is een driedimensionale, beplakt met kubussen. Een soort kristal.

Kristallografie is volledig gebaseerd op groepentheorie. Wanneer we de groep hebben, hebben we de manier waarop het kristal is opgebouwd.

We zouden kunnen zeggen dat superstring-theoretici denken dat ze al de goede groepen bezitten, maar nu zoeken naar het corresponderende kristal. Een tien-dimensionaal kristal. Ze hebben de groepen, maar niet het object. Ze hebben de sluitsteen, maar niet het gebouw dat erbij hoort.

Dit leidt tot werkelijk surrealistische uitwisselingen in colloquia, zoals die welke recent plaatsvond in Aspen, Colorado. Het tijdschrift Scientific American berichtte in zijn editie van januari 1996, in een artikel getiteld "Explaining everything", door Madhusree Mukerjee, staff writer. [...]

Op zoek naar dit magische object dat verondersteld wordt het tien-dimensionale universum te organiseren, spreken sommige mensen over "studded spheres", egels bristling met vectoren, of "hairy caterpillars", membranen met vijf dimensies (Duff, van Imperial College Londen), in staat om op zichzelf te rollen "als de huid van een worst".

Schwarz, van Caltech (een van de pioniers van de theorie), voegt toe, "Ik had een truck driver moeten zijn!"

Anderen spreken van "black holes with zero mass".

Jeffrey A. Harvey, van de University of Chicago, riep uit:

"Betekent dat dat je black holes geen massa hebben? Bewegen ze met de snelheid van het licht?"

"Nee, ze hebben niets, geen momentum," Gary T. Horowitz van de University of California at Santa Barbara draait zich om te antwoorden.

"Oh, baloney!" Dat was Leonard Susskind van Stanford.

Ze hebben geen energie, geen momentum -- er is niets daar!" Harvey protesteert.

Strominger: "Ergens in het universum kunnen delen van de ruimte bestaan in de vorm van kleine druppels, waarbij black holes zouden worden getransformeerd in strings, en vice-versa. In onze omgeving zouden deze kleine druppels lijken te navigeren in virtuele universa, die zouden bestaan voor een infinitesimale periode van tijd, aangezien ze onmiddellijk zouden verdwijnen, voordat ze konden worden waargenomen.

Susskind: "Ik denk persoonlijk dat het een hoop onzin is."

In 1986 vroeg iemand een onderzoeker om de "Theory of Everything" samen te vatten in zeven woorden, en hij antwoordde:

• Oh, Lord, why have you forsaken me?

Dit alles is interessant, maar het is niet voorbij, zoals we kunnen zien. Nooit in de geschiedenis van de fysica heeft een theoriekader zulke convulsies opgeroepen als nu, wanneer tien artikelen over het onderwerp elke dag worden gepubliceerd. En we kunnen niet zeggen of de berg een muis zal baren, of de muis een berg.

Hoe dan ook, sommige superstring-mannen:

• Schwarz (Caltech)

• Green (Queen Mary College)

• Nobelprijs-winnaar Abdus Salam (Director van het theoretisch fysica-centrum van Trieste, Italië en professor aan Imperial College Londen).

Hun startpunt: de E8 x E8.

Referentie: "Superstrings, a theory of everything?". P.C.W. Davis & J. Brown, Cambridge University Press 1988.

John Schwarz:

De tweede symmetrie verwijst naar een andere soort materie, die we vaak shadow-matter noemen. Zulke shadow-objecten zouden voor ons onzichtbaar zijn.

Michael Green:

Vanuit de theorie vinden we een nieuwe soort materie die we niet direct, optisch, kunnen observeren, omdat het alleen via zwaartekracht zou interacteren met normale materie. Maar shadow-deeltjes zouden wel met elkaar kunnen interacteren via andere krachten.

Abdus Salam:

Vanuit superstring-theorie kunnen we een ander universum bouwen dat alleen via zwaartekracht met het onze zou interacteren. Dit zou kunnen verklaren waarom supersymmetrie in ons eigen universum is gebroken en zou een origineel inzicht kunnen geven in het probleem van het massa-spectrum van de verschillende deeltjes.

Hoe dan ook, lijkt er niets meer te komen, behalve deze korte zinnen.

Hoe zouden we twee werelden kunnen verbeelden die alleen via zwaartekracht interacteren? Laten we terugkeren naar het dambord, met de twee distincte spelers-teams.