Als een berg die opdoemt boven een kalm meer, lijkt het alsof het universum ooit een perfect spiegelbeeld heeft gehad. Dat is de conclusie die een team van Canadese wetenschappers trok na het extrapoleren van de wetten van het universum zowel voor als na de oerknal.
Natuurkundigen hebben een goed idee van de structuur van het universum, slechts een paar seconden na de oerknal, en gaan verder naar vandaag. In veel opzichten werkte de fundamentele fysica dan zoals het nu is. Maar experts hebben decennialang ruzie gemaakt over wat er op dat eerste moment gebeurde - toen het kleine, oneindig dichte stofdeeltje voor het eerst naar buiten toe uitbreidde - waarbij vaak werd aangenomen dat de basisfysica op de een of andere manier was veranderd.
Onderzoekers Latham Boyle, Kieran Finn en Neil Turok van het Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Ontario, hebben dit idee op zijn kop gezet door aan te nemen dat het universum altijd fundamenteel symmetrisch en eenvoudig is geweest, en vervolgens wiskundig te extrapoleren naar dat eerste moment na de Grote Bang.
Dat bracht hen ertoe een vorig universum voor te stellen dat een spiegelbeeld was van ons huidige universum, behalve met alles omgekeerd. De tijd ging achteruit en deeltjes waren antideeltjes. Het is niet de eerste keer dat natuurkundigen een ander universum voor ogen hebben voor de oerknal, maar die werden altijd gezien als afzonderlijke universums, net als de onze.
"In plaats van te zeggen dat er vóór de knal een ander universum was," vertelde Turok aan WordsSideKick.com, "zeggen we dat het universum vóór de knal in zekere zin eigenlijk een beeld is van het universum na de knal."
'Het is alsof ons universum vandaag werd weerspiegeld door de oerknal. De periode vóór het universum was echt de weerspiegeling door de knal,' zei Boyle.
Stel je voor dat je een ei kraakt in dit anti-universum. Ten eerste zou het volledig zijn gemaakt van negatief geladen antiprotonen en positief geladen anti-elektronen. Ten tweede lijkt het vanuit ons perspectief in de tijd te gaan van een plas dooier tot een gekraakt ei tot een ongekraakt ei tot in de kip. Evenzo zou het universum van exploderende naar buiten toe naar een Big Bang-singulariteit gaan en dan in ons universum exploderen.
Maar op een andere manier gezien, werden beide universa gecreëerd bij de oerknal en explodeerden tegelijkertijd achteruit en vooruit in de tijd. Deze dichotomie biedt een aantal creatieve verklaringen voor problemen die natuurkundigen jarenlang hebben verstoord. Ten eerste zou het de eerste seconde van het universum vrij eenvoudig maken, waardoor de noodzaak voor de bizarre multiversums en dimensies die experts al drie decennia gebruiken, wordt weggenomen om enkele van de kleverige aspecten van de kwantumfysica en het standaardmodel, waarin de dierentuin van subatomaire deeltjes waaruit ons universum bestaat.
"Theoretici bedachten grote verenigde theorieën, die honderden nieuwe deeltjes bevatten, die nog nooit zijn waargenomen - supersymmetrie, snaartheorie met extra dimensies, multiversumtheorieën. Mensen bleven gewoon doorgaan met het bedenken van dingen. 'Zei Turok.
Evenzo zou deze theorie een veel eenvoudigere verklaring bieden voor donkere materie, zei Boyle.
"Plotseling, wanneer je dit symmetrische, uitgebreide zicht op ruimte / tijd neemt," vertelde Boyle aan WordsSideKick.com, "wordt een van de deeltjes waarvan we al denken dat die bestaat - een van de zogenaamde rechtshandige neutrino's - een heel nette donkere- kwestie kandidaat. En u hoeft geen andere, meer speculatieve deeltjes aan te roepen. " (Boyle verwijst naar een theoretische steriele neutrino, die door gewone materie zou gaan zonder er iets mee te doen.)
De wetenschappers zeggen dat deze nieuwe theorie is ontstaan uit ontevredenheid over de bizarre add-ons die natuurkundigen de afgelopen jaren hebben voorgesteld. Turok zelf hielp bij het ontwikkelen van dergelijke verklaringen, maar voelde een diep verlangen naar een eenvoudigere verklaring van het universum en de oerknal. Ze zeggen ook dat deze nieuwe theorie het voordeel heeft dat ze testbaar is. Wat cruciaal zal zijn om twijfelaars te winnen.
'Als iemand een eenvoudigere versie van de geschiedenis van het universum kan vinden dan de bestaande, dan is dat een stap voorwaarts. Het betekent niet dat het juist is, maar het betekent dat het de moeite waard is om naar te kijken', zei Sean Carroll, een kosmoloog bij de California Institute of Technology die in de krant werd genoemd, maar niet betrokken was bij het onderzoek. Hij wees erop dat de huidige favoriete kandidaat voor donkere materie - zwak interagerende massieve deeltjes of WIMP's - niet is gevonden en dat het misschien tijd is om andere opties te overwegen, waaronder mogelijk de rechtshandige neutrino's die Boyle noemde. Maar, zei hij, hij is nog lang niet overtuigd en noemt de krant 'speculatief'.
Het Canadese team begrijpt dit en ze zullen het model gebruiken om meetbare, testbare elementen voor te stellen om te zien of ze correct zijn, zeiden ze. Hun model voorspelt bijvoorbeeld dat de lichtste neutrino's eigenlijk helemaal geen massa zouden moeten hebben. Als ze gelijk hebben, kan het de manier waarop we het universum zien veranderen.
"Het is heel dramatisch. Het druist volledig in tegen de manier waarop de natuurkunde de afgelopen 30 jaar is gegaan, ook door ons," zei Turok. 'We hebben ons echt afgevraagd: kan er niet iets eenvoudiger zijn?'
