Anti-Evren Nedir? Evrenimizin Zamanda Geriye Giden Bir İkizi Olabilir mi?

Yeni ve çılgınca bir teori, Büyük Patlama'dan önce zamanda geriye giden başka bir "anti-evren" olabileceğini öne sürüyor. Bu fikir de tıpkı geleneksel Büyük Patlama Modeli gibi, erken zamanlarda Evren'in çok küçük, sıcak ve yoğun olduğunu varsayıyor. Bu zaman diliminde evren o kadar durağan ki, zaman ileri ve geriye doğru simetrik görünüyor.

Eğer doğruysa, bu teori karanlık maddenin aslında o kadar da gizemli olmadığı anlamına gelebilir.^[1][2][3] Yani karanlık madde, sadece böylesi bir evrende var olabilen, nötrino olarak adlandırdığımız hayalet bir parçacığın yeni bir türünden ibaret olacaktır. Ayrıca bu teoriye göre, Büyük Patlama'nın hemen sonrasında genç kozmosun boyutunu hızla genişleten bir "şişme" (yani kozmik enflasyon) açıklamasına da gerek kalmamış olacaktır.

Teori doğruysa, kütleçekim dalgalarını yakalamak veya nötrinoların kütlesini tespit etmek için gelecekte yapılacak deneyler, bu simetrik anti-evrenin var olup olmadığını kesin olarak ortaya çıkarabilir.

Simetri Korunumu

Fizikçiler, doğada bir dizi temel simetri belirlediler. Bunlar arasında en önemli üç simetri şunlardır:

1. Yük Simetrisi: Etkileşime dahil olan parçacıkların yüklerini zıttı olarak değiştirirseniz, aynı etkileşimi elde edersiniz.
2. Parite (Eşitlik) Simetrisi: Eğer bir etkileşimin aynadaki görünümüne bakarsanız, aynı sonucu elde edersiniz.
3. Zaman Simetrisi: Eğer bir etkileşimi zamanda geriye doğru çalıştırırsanız, aynı görünür.

Fiziksel etkileşimler çoğu zaman doğadaki simetrilerin çoğuna uyar, ancak bazen ihlâller de yaşanır. Yine de fizikçiler, bu üç simetrinin kombinasyonunun aynı anda ihlâl edildiğini hiç gözlemlemediler. Yani doğadaki herhangi bir etkileşimi ele alır ve yüklerini ters çevirir, ayna görüntüsünü alır ve zamanda geriye doğru olacak şekilde çalıştırırsanız, bu etkileşimler birebir aynı şekilde davranacaktır.

Bu temel simetriye, İngilizcede "yük" sözcüğünün karşılığı olan "Charge" kelimesinin, "denklik" sözcüğünün karşılığı olan "Parity" kelimesinin ve "zaman" sözcüğünün karşılığı olan "Time" kelimesinin baş harflerinden türetilmiş bir isim verilmiştir: CPT Simetrisi.

Annals of Physics dergisinde yayınlanan bir makalede bilim insanları, bu kombine simetriyi genişletmeyi öne sürdüler.^[4] Makalede de belirtildiği gibi bu etkileşimler, genellikle kozmosun fiziğini oluşturan kuvvetler ve alanlar için geçerlidir. Ancak belki de bu teori, Evren'in kendisi için de geçerlidir? Başka bir deyişle, bu fikir, simetriyi sadece Evren'in "aktörlerine" (kuvvet ve alanlar) uygulamanın ötesine geçip, Evren'deki her şeyin yaşandığı "sahnenin" kendisine, yani Evren'in ta kendisine kadar genişletmeyi önermektedir.

Evren'imizin İkizi Ne İşe Yarar?

Genişleyen bir Evren'de yaşıyoruz; bunu biliyoruz. Bu Evren, birçok ilginç şeyi mümkün kılan parçacıklarla dolu ve Evren'in evrimi de zamanda ileri doğru gidiyor. Eğer CPT simetrisi konseptini Evren'in tamamına uygularsak, Evren'e dair görüşümüzde bazı boşluklar ortaya çıkacaktır; çünkü eğer CPT simetrisi Evren'e uygulanabiliyorsa, Evren'e dair bilmediğimiz şeyler var demektir.

Evren boyunca bu CPT simetrisini korumak için, bizim Evren'imizi dengeleyen bir ayna-evren olmalıdır. Bu Evren, bizde var olan bütün yüklerin zıttına sahip olmalıdır, adeta aynada ters çevrilmiş gibi olmalıdır ve zamanda geriye gidiyor olmalıdır. Yani bu kabule göre bizim Evren'imiz, ikizlerden sadece birisidir. Birlikte ele alındığında bu iki evren, CPT simetrisine uyacaktır.

Enflasyon Teorisi'ne Gerek Yok!

Araştırmacılar, sonrasında böyle bir Evren'in varlığının sonuçlarını araştırmaya başladılar. Birçok harika bulgu da elde edildi: Birincisi, CPT simetrisine uyumlu bir Evren, enflasyon (şişme) olarak bilinen uzun, teorik bir genişleme dönemine gerek kalmadan, doğal bir şekilde genişler ve kendini parçacıklarla doldurur. Enflasyon gibi bir olayın varlığına dair çok sayıda kanıt olsa da, olayın teorik resmi son derece bulanıktır. Kozmolojik olarak bu bulanıklık, potansiyel olarak uygulanabilir olan, alternatif tekliflere yeterince yer bırakmaktadır.

Nötrinoların Solaklığı Açıklanır!

İkincisi CPT simetrisine uyumlu evren, birtakım ek nötrinoların birleşimi olacaktır. Bilinen üç nötrino türü vardır: elektron-nötrino, müon-nötrino ve tau-nötrino. Tuhaftır ki, bu nötrinoların üçü de dönüş yönleri bakımından solaktır. Bilinen diğer bütün parçacıkların hem sağlak hem solak varyasyonları vardır, bu yüzden fizikçiler uzun zamandır ek olarak sağlak nötrinoların varlığını sorguluyorlardı.

CPT simetisine uyumlu bir Evren, en azından 1 adet sağlak nötrino türünün varlığını gerekli kılar. Bu tür, fizik deneyleri açısından büyük ölçüde görünmez olacaktır; yalnızca Evren'in geri kalanına yerçekimi yoluyla etki edecektir. Tanıdık geldi mi? Evren'i dolduran ve sadece yerçekimi yoluyla etki eden bu görünmez parçacık, karanlık maddenin tanımına birebir uymaktadır!

Araştırmacıların bulgusuna göre, CPT simetrisine uymanın koşulları, Evren'imizi karanlık maddeyi açıklamaya yetecek kadar sağlak nötrinolarla doldurmayı gerektirir.

Aynadaki Kehanet: Ayna Evren Deneysel mi?

CPT simetrisine göre ayna yansımamız olan ikizimize ulaşmamız asla mümkün değildir; çünkü bu anti-evren, Büyük Patlama'dan önce var olmuştur, yani bizim Evren'imizin başlangıcının öncesinde yer alır. Ancak bu, test edilemeyeceği anlamına gelmez.

Araştırmacılar bu fikrin birkaç gözlemsel sonucunu buldular. İlk olarak, her üç solak nötrino türünün hepsinin Majorana parçacıkları olması gerektiğini tahmin ediyorlar, bu da onların elektron gibi antimadde karşılıkları "pozitron" olarak adlandırılan normal parçacıkların aksine kendi anti-parçacıkları olması gerektiği anlamına gelir. Şu an için fizikçiler nötrinoların böyle bir özelliğe sahip olup olmadıklarından emin değiller.

Ek olarak, fizikçiler nötrino türlerinden birinin kütlesiz olduğunu tahmin ediyorlar. Şimdilik nötrino kütlelerine sadece üst limit koyabiliyorlar. Eğer fizikçiler nötrinoların kütlesini kesin olarak ölçmeyi başarırlarsa ve gerçekten de onlardan birinin kütlesiz olduğunu tespit edebilirlerse, bu, CPT Simetrik Evren Teorisi'ni büyük ölçüde destekleyecektir.

Son olarak, bu modele göre Evren, hiçbir zaman şişmedi. Bunun yerine Evren, kendiliğinden parçacıklarla doldu. Fizikçiler bu şişmenin uzay zaman dokusunu muazzam derecede sarstığına, bunun da kozmosu yerçekimi dalgalarıyla doldurduğuna inanıyorlar. Bu ilkel yerçekimi dalgalarının peşinde olan birçok deney var. Ancak CPT simetrik evrende böyle dalgalar var olamaz. Yani bu ilkel yerçekimi dalgaları için yapılan araştırmalar boşa çıkarsa, bu, CPT ayna evren modelinin doğru olduğuna dair bir ipucu olacaktır.