過去へ向かう反物質宇宙？物理学者が急進的かつ革命的なアイデアを提案

宇宙の誕生以来の進化は、宇宙論として知られる分野で研究されています。この領域には、暗黒エネルギーやビッグバン特異点など、科学における最大の謎がいくつかあります。宇宙の進化の最初の瞬間を理解することは、世界中の何人かの物理学者が、ますます強力になっている望遠鏡からのデータを使用して答えようとしている課題です。

宇宙論におけるもう 1 つの謎は、今日私たちが観測している反物質の量が予想よりもはるかに少ないという反物質に関連したものです。この問題はバリオン非対称性として知られており、反物質に何が起こったのかを説明しようとしています。現在のモデルによれば、物質と反物質はすべての始まりに同じ量で生成されましたが、今日私たちが観察できるのは宇宙で物質だけです。

バリオンの非対称性の問題を解決するために、インド工科大学の物理学者は、反物質が反宇宙に位置するだろうと論文で提案しました。この反宇宙は私たちと同じ反物質で構成されていますが、最も注目される特徴は、それが未来ではなく過去に向かうことです。この急進的なアイデアは、私たちが宇宙で反物質を観察できない理由を説明するでしょう。

私たちの日常生活にある物体から数十億光年離れた銀河に至るまで、私たちが宇宙で観察するものはすべてバリオン物質でできています。バリオン物質とは、正の電荷をもつ陽子や負の電荷をもつ電子などの粒子で構成されているものとして私たちが知っているものです。しかし、物質の中には正反対の性質を持つ反物質というものが存在します。

反物質には、符号が反対の電荷を除いて物質と同じ粒子があります。粒子が反粒子と接触すると、エネルギーを放出して互いに消滅する可能性があります。さらに、反物質内の相互作用は物質内の相互作用と同じです。反粒子で構成される原子は、電磁相互作用において粒子が同様に魅力的に相互作用します。

物質の起源のモデルでは、ビッグバン中に物質と反物質が同じ速度で生成されたと予想されます。しかし、物質と反物質は互いに消滅し合うため、宇宙は放射線のみで構成されることが予想されます。今日、宇宙には反物質よりもはるかに多くの物質が存在することが観察されています。問題は、なぜ物質が反物質を超えたのかを理解することです。

この問題はバリオン非対称性として知られるようになり、反物質に何が起こったのかを理解するために多くの物理学者が取り組んできました。説明の 1 つは、宇宙の初期の瞬間が極端すぎて、物質と反物質の対称性を維持する物理法則に違反する可能性があったということです。この非対称性の解決策を見つけることで、宇宙の最初の瞬間を理解し、極限環境で基本的な相互作用がどのように機能するかを理解できるようになります。

私たちが観察している反物質の欠如を説明する最も過激なアイデアの 1 つは、いわゆる反宇宙です。反宇宙とは、私たちの宇宙が物質に支配されているのと同じように、反物質に支配されている、私たちの宇宙と平行する宇宙のことです。対称性の法則によれば、この反宇宙の物理学は両方のタイプで同じように機能するため、私たちの物理学とまったく同じになります。

インド工科大学の物理学者による新しい研究では、この反宇宙は時間的に反映された部分であると主張しています。私たちの宇宙が未来に向かう一方で、この反宇宙は過去に向かうことになる。このようにして、宇宙と反宇宙は物理法則を尊重し、時間に関して対称性を維持することになります。もし私たちの宇宙が反宇宙と接触したら、それは消滅するでしょう。

このアイデアの大きな問題は、すべてが消滅してしまうため、この反宇宙にアクセスすることは不可能であるため、観測の問題です。私たちの宇宙が他の宇宙と接触する領域がある場合、粒子と反粒子が互いに消滅し、観測可能なガンマ線が生成されると示唆する人もいます。現在までそのような観察は行われておらず、疑問は未解決のままである。

提案されたモデルが提供するもう 1 つの解決策は、時空の膨張を説明するためのダーク エネルギーの必要性に関するものです。宇宙と反宇宙の対称性により、膨張は自然であり、それを説明するために新しい形のエネルギーを必要としません。このようにして、反宇宙は宇宙論におけるいくつかの既知の問題を解決できる可能性があります。

これは宇宙論の多くの問題を説明できるモデルではありますが、仮説とみなされていることに留意することが重要です。この考えを裏付ける観測はなく、宇宙論の課題について 100% 信頼できる説明を達成するにはまだ程遠いです。バリオ形成など、バリオの非対称性を説明するために、他のいくつかの仮説がまだ考えられています。

ニュース参照:

Kumar 2024宇宙の加速膨張について重力と宇宙論