Давню розбіжність між різними вимірами швидкості космічного розширення можна пояснити існуванням "дзеркального світу". Останній нібито містить копії всіх відомих частинок. Такого висновку дійшли три фізики зі США, які показали, як примирити контрастні значення сталої Габбла.
Методика фізиків передбачає перекалібрування розмірів Всесвіту без зміни інших космічних параметрів.
Однак учені попереджають, що необхідні додаткові дослідження, щоб зрозуміти, як саме взаємодіяли світло і матерія на зорі часів.
Що робити з постійною Габбла?
Постійна Габбла - один із найважливіших параметрів, що визначають космічну еволюцію. Вона показує, як швидко галактики розлітаються одна від одної - і, отже, як швидко розширюється Всесвіт.
Але протягом багатьох років її значення заперечувалося. Вимірювання відстаней і швидкостей об'єктів у локальному Всесвіті постійно дають більш високе значення, ніж ті, які виводять швидкість розширення з космологічних даних.
Найпомітнішим є космологічне значення, виведене з флуктуацій космічного мікрохвильового фону, що виник, коли електрони і протони об'єдналися в нейтральні атоми водню. А це сталося через кілька сотень тисяч років після Великого вибуху.
Наразі розбіжність в оцінках космологічної сталої сягнула статистичної значущості в 5σ, що означає, що розбіжності навряд чи є випадковою помилкою.
Нещодавно Адам Рісс із НІКТ у Балтиморі та його колеги встановили значення сталої Габбла в 73,04 ± 1,04 км/с на мегапарсек за допомогою локальних спостережень.
Тим часом, дані, отримані за допомогою супутника Planck Європейського космічного агентства, дають величину в 67,49 ± 0,53 км/с на Мпк.
Цю розбіжність потенційно можна пояснити наявністю систематичних помилок у вимірах, але такі помилки не були виявлені. У результаті багато дослідників шукають дірки в космологічній теорії та новій фізиці.
А якщо змінити масштаби?
У своїй останній роботі Френсіс-Ян Сір-Расін з Університету Нью-Мексико, Фей Ге і Ллойд Нокс з Каліфорнійського університету в Девісі пропонують нову стратегію перегляду стандартної космологічної моделі, але не зачіпають узгодженості з численними даними спостережень, що підтверджують її.
Ідея полягає в тому, що змінюється масштаб певних параметрів, щоб привести дані CMB у відповідність до даних місцевих спостережень сталої Габбла, але водночас зберегти їхню внутрішню "симетрію".
До таких спостережуваних параметрів належать усі співвідношення відстаней, анізотропія температури та поляризація КМФ.
Як зазначає трійця, подібна ідея вже була висунута Олівером Заном і Матіасом Залдарріагою у 2003 році. Але та робота передбачала зміну тільки одного параметра - гравітаційної постійної Ньютона - і не змогла зберегти симетрію за малих кутових масштабів.
Нове дослідження ґрунтується на зміні швидкості космічного розширення і швидкості розсіювання фотонів, що, своєю чергою, змінює довжину і тимчасові масштаби, необхідні для зсуву постійної Габбла.
Таким чином, кажуть Сір-Расін і його колеги, порушення симетрії є нульовим в ідеальних умовах рівноважної рекомбінації та нульової маси нейтрино, в той час як в реальних умовах воно занадто "м'яке".
Одним із простих способів зміни масштабу швидкості розширення Всесвіту було б збільшення щільності енергії всіх частинок у космосі, як частинок матерії, так і носіїв сил. Однак це вплинуло б і на середню щільність енергії КМФ, яка була встановлена дуже точно за даними супутника НАСА COBE.
Замість цього дослідники припускають, що у Всесвіті існує так званий темний сектор "дзеркального світу".
Темне розсіювання
Передбачається, "дзеркальний світ" містить копії всіх наявних фундаментальних частинок. Вони взаємодіють одна з одною через "дзеркальні" версії відомих силових частинок, хоча і з різними масами та силами зв'язку.
Існування "темних баріонів" і "темних фотонів" дало б змогу збільшити густину матерії, водночас зберігаючи добре виміряне співвідношення баріонів і фотонів і залишаючись згідно з даними COBE (які в іншому разі суперечили б занадто великій кількості видимих фотонів).
Присутність "темних нейтрино", зі свого боку, зберегла б наявні пропорції між вільними і тісно пов'язаними частинками.
Підбиваючи підсумки, трійця дійшла висновку, що "дзеркальний світ" може забезпечити перемасштабування, необхідне для усунення невідповідності постійної Габбла.
Однак їм поки не вдалося домогтися успіху під час аналізу швидкості розсіювання фотонів. Фізики кажуть, що в принципі це можна зробити, змінивши співвідношення гелію і водню, але виявили, що переглянуті масштаби суперечать кількості гелію і дейтерію, які, як вважається, існували в ранньому Всесвіті.
Вони вказують на деякі можливі рішення цієї проблеми. Збільшення швидкості розсіювання фотонів, за їхніми словами, може бути досягнуто або шляхом зміни спектра фотонів у високоенергетичному хвості космічного мікрохвильового фону, або за припущення, що маса електронів змінюється в часі.
Достаток легких елементів, з іншого боку, може бути змінено шляхом введення нових видів взаємодії між світлим і темним секторами.
Але дослідники не збираються подолати цю перешкоду самостійно. За їхніми словами, вони "надали спільноті чіткі цілі для побудови моделі, яку можна досліджувати".
Радек Войтак, космолог із Копенгагенського університету, каже, що нова пропозиція має "доволі інтригуючу" схожість із конформними перетвореннями - ідеєю про те, що закони фізики залишаються незмінними навіть у разі зміни одиниць виміру.
Але він стверджує, що введення нового перетворення і нового виду частинок для вирішення всього лише однієї аномалії - це "досить великі інвестиції".
Також його турбує відсутність нового погляду на темну енергію, яка "наразі є найскладнішою частиною стандартної космологічної моделі".
Джерело: physicsworld.com
