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(2022-03-18 12:14:51)
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我们的宇宙可能有一个在时间中向后跑的孪生兄弟
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2022/3/17
一个在时间中向后跑的反宇宙可以解释暗物质和宇宙膨胀。
如果宇宙有一个孪生兄弟并且这个孪生时间向后跑，那么科学家可以解释暗物质.
一种疯狂的新理论提出可能有另一个"反宇宙"，先于大爆炸在时间中向后跑。
这个想法假设早期的宇宙很小、很热和密集------而且如此均匀以至于时间看起来向后走和向前走对称的。
如果是真的，新理论意味着暗物质不是那么神秘的。它只是一种只能存在于这个宇宙中叫一个中微子的幽灵粒子的新风味。该理论暗示会不需要一个在大爆炸后不久迅速扩张了年轻宇宙尺寸的"膨胀"的时期。
如果是真的，那么未来来狩猎引力波或定下中微子质量的实验可以一劳永逸地回答是否这个镜像反宇宙存在。
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保存的对称性
物理学家已经识别了自然中的一组基本对称性。三个最重要的对称性是：电荷（如果你将参与一个相互作用的所有粒子的电荷翻转到它们的相反电荷，你会得到相同的相互作用）、奇偶校验（如果你观察一下一个交互的镜像，你会得到相同的结果）和时间（如果在时间中向后运行一个交互，它看起来是相同的）。
物理相互作用大多数时间都服从这些对称性中的大多数，这意味着有时会有违反。但物理学家已经从未观察到一个所有三种对称性的组合的同时违反。如果你拿来自然中观察到的每一个相互作用并翻转电荷，取镜像并在时间中向后运行它，这些相互作用行为完全的相同。
这种基本对称性被赋予了一个名称：CPT对称性，对电荷（C）、奇偶校验（P）和时间（T）。
在最近被接受发表在《物理学年鉴》（Annals of Physics）杂志上的一篇新论文中，科学家们提议扩展这种组合对称性。通常，这种对称性只适用于相互作用------构成宇宙的物理学的力和场。但也许如果这是这样一个难以置信重要的对称性，它适用于整个宇宙本身。换句话说，这个想法将这种对称性从仅仅应用于宇宙的"演员"（力和场）到"舞台"本身，宇宙的整个物理对象。
创造暗物质
我们生活在一个膨胀的宇宙中。这个宇宙充满了许多做了很多有趣的事情的粒子，宇宙的演化随着时间向前移动。如果我们将CPT对称性的概念扩展到我们的整个宇宙，那么我们的宇宙的观望就不能是这个整个画面。
相反，一定有更多的。为了在整个宇宙中保存CPT对称性，一定有一个平衡我们自己的镜像宇宙。这个宇宙将有比我们有的所有相反电荷，被在镜子中被翻转，并在时间上向后跑。我们的宇宙只是一对孪生中的一个。总而言之，这两个宇宙服从CPT对称性。
研究人员接下来询问了这样一个宇宙的后果会是的。
他们发现了很多美好的东西。
一个是一个尊重CPT的宇宙自然的膨胀并用粒子填充它自己，不需要一个长期理论化的被称为膨胀的快速膨胀期。虽然有很多一个像膨胀一样的事件发生了的证据，但该事件的理论图片是令人难以置信的模糊。它是如此模糊以至于对可行的替代方案提出有足够的空间。
其次是一个尊重CPT的宇宙会对这个混合添加一些额外的中微子。有三种已知的中微子风味：电子中微子，μ介子中微子和τ中微子。奇怪的是，所有这三种中微子风味都是左撇子（指它的自旋相对于它的运动的方向）。物理学已知的所有其他粒子都有左撇子和右撇子的变种，因此物理学家长期以来好奇了是否有额外的右撇子中微子。
一个尊重CPT的宇宙会要求至少一个右撇子中微子物种的存在。这个物种对物理实验会基本上是看不见的，仅通过引力从来影响宇宙的剩下部分。
但是，一个不可见的淹没宇宙的粒子并仅经由引力相互作用听起来很像暗物质。
研究人员发现了遵守CPT对称性所施加的条件会用右撇子中微子充满我们的宇宙，足以解释暗物质。
镜子里的预测
我们会永远不能接近我们的孪生的CPT镜像宇宙，因为它存在于我们的大爆炸的"后面"，在我们的宇宙开始之前。但这并不意味着我们不能测试这个想法。
研究人员发现了这个想法的一些观察后果。首先，他们预测三种已知的左撇子中微子物种都应该是马约拉纳粒子，这意味着它们是它们自己的反粒子（与电子等正常粒子相反，电子等有称为正电子的反物质对应物）。截至目前，物理学家还不确定中微子是否有这种属性。
此外，他们预测其中一个中微子物种应该是无质量的。目前，物理学家只能对中微子质量放上上限。如果物理学家从来能结论的测量中微子质量，并且其中一个确实是无质量的，那将极大地支持一个CPT对称宇宙的想法。
最后，在这个模型中膨胀事件从未发生过。相反，宇宙自然的靠它自己充满了粒子。物理学家相信膨胀将空时的摇到了如此一个巨大的程度以至于它用引力波淹没了宇宙。许多实验都在寻找这些原始引力波。但在一个CPT对称的宇宙中，不应该存在这样的波。因此，如果那些对原始引力波的搜索折腾出来空的，那可能是一个这个CPT镜像宇宙模型是正确的线索。
最初发表于生活科学Live Science。
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