Nieuw onderzoek suggereert een onzichtbare "spiegelwereld" van deeltjes die alleen via de zwaartekracht met onze wereld interageert, wat misschien de sleutel is tot het oplossen van een grote puzzel in de kosmologie van vandaag - het constante Hubble-probleem.

De Hubble-constante is de snelheid waarmee het universum vandaag uitdijt. Voorspellingen voor deze snelheid - van het standaardmodel van de kosmologie - zijn aanzienlijk langzamer dan de snelheid die wordt gevonden door onze meest nauwkeurige lokale metingen. Deze discrepantie is er een die veel kosmologen hebben geprobeerd op te lossen door ons huidige kosmologische model te veranderen. De uitdaging is om dit te doen zonder de overeenkomst tussen standaardmodelvoorspellingen en vele andere kosmologische verschijnselen, zoals de kosmische microgolfachtergrond, te verpesten. Bepalen of een dergelijk kosmologisch scenario bestaat, is de vraag die onderzoekers, waaronder Francis-Yan Cyr-Racine, assistent-professor in de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Universiteit van New Mexico, Fei Ge en Lloyd Knox aan de Universiteit van Californië, Davis hebben geprobeerd te beantwoorden.

Volgens NASA is kosmologie de wetenschappelijke studie van de grootschalige eigenschappen van het universum als geheel. Kosmologen bestuderen concepten zoals donkere materie en donkere energie en of er één universum is of meerdere, soms een multiversum genoemd. Kosmologie omvat het hele universum van geboorte tot dood met mysteries en intriges bij elke beurt.

Nu hebben Cyr-Racine, Ge en Knox een voorheen onopgemerkte wiskundige eigenschap van kosmologische modellen ontdekt die in principe een snellere expansiesnelheid mogelijk zouden maken, terwijl de meest nauwkeurig geteste andere voorspellingen van het standaard kosmologische model nauwelijks werden gewijzigd. Ze ontdekten dat een uniforme schaling van de gravitatievrije valsnelheden en de foton-elektronverstrooiingssnelheid de meeste dimensieloze kosmologische waarnemers bijna onveranderlijk laat.

"Kortom, we wijzen erop dat veel van de waarnemingen die we doen in de kosmologie een inherente symmetrie hebben bij het herschalen van het universum als geheel. Dit zou een manier kunnen zijn om te begrijpen waarom er een discrepantie lijkt te zijn tussen verschillende metingen van de expansiesnelheid van het universum ."

Het onderzoek, getiteld "Symmetry of Cosmological Observables, a Mirror World Dark Sector, and the Hubble Constant", is onlangs gepubliceerd in Physical Review Letters .

Dit resultaat opent een nieuwe benadering voor het verzoenen van kosmische microgolfachtergrond en grootschalige structuurobservaties met hoge waarden van de Hubble-constante H0:Vind een kosmologisch model waarin de schaaltransformatie kan worden gerealiseerd zonder metingen van grootheden die niet worden beschermd door de symmetrie te schenden. Dit werk heeft een nieuwe weg geopend naar het oplossen van wat een uitdagend probleem is gebleken. Verdere modelbouw zou kunnen zorgen voor consistentie met de twee beperkingen waaraan nog niet is voldaan:de afgeleide oorspronkelijke abundanties van deuterium en helium.

Als het universum op de een of andere manier misbruik maakt van deze symmetrie, komen onderzoekers tot een buitengewoon interessante conclusie:dat er een spiegeluniversum bestaat dat erg lijkt op het onze, maar dat voor ons onzichtbaar is, behalve door de zwaartekracht op onze wereld. Zo'n donkere sector in de "spiegelwereld" zou een effectieve schaal van de vrije-valsnelheden van de zwaartekracht mogelijk maken, terwijl de nauwkeurig gemeten gemiddelde fotondichtheid van vandaag wordt gerespecteerd.

"In de praktijk kon deze schaalsymmetrie alleen worden gerealiseerd door een spiegelwereld in het model op te nemen - een parallel universum met nieuwe deeltjes die allemaal kopieën zijn van bekende deeltjes", zei Cyr-Racine. "Het idee van de spiegelwereld ontstond voor het eerst in de jaren negentig, maar werd niet eerder erkend als een mogelijke oplossing voor het constante probleem van Hubble.

"Dit lijkt op het eerste gezicht misschien gek, maar dergelijke spiegelwerelden hebben een grote natuurkundeliteratuur in een heel andere context, omdat ze kunnen helpen bij het oplossen van belangrijke problemen in de deeltjesfysica", legt Cyr-Racine uit. "Ons werk stelt ons in staat om voor het eerst deze grote literatuur te koppelen aan een belangrijk probleem in de kosmologie."

Naast het zoeken naar ontbrekende ingrediënten in ons huidige kosmologische model, vragen onderzoekers zich ook af of deze Hubble-constante discrepantie deels kan worden veroorzaakt door meetfouten. Hoewel het een mogelijkheid blijft, is het belangrijk op te merken dat de discrepantie steeds significanter is geworden naarmate gegevens van hogere kwaliteit in de analyses zijn opgenomen, wat suggereert dat de gegevens mogelijk niet de oorzaak zijn.

"Het ging van twee en een half Sigma naar drie en drie en een half naar vier Sigma. Inmiddels zitten we ongeveer op het niveau van vijf Sigma", zei Cyr-Racine. "Dat is het sleutelgetal dat dit een echt probleem maakt, omdat je twee metingen van hetzelfde hebt, die als je een consistent beeld van het universum hebt, gewoon volledig consistent met elkaar zouden moeten zijn, maar ze verschillen met een zeer statistisch significante hoeveelheid. "

"Dat is het uitgangspunt hier en we hebben nagedacht over wat dat zou kunnen veroorzaken en waarom deze metingen afwijkend zijn? Dus dat is een groot probleem voor de kosmologie. We lijken gewoon niet te begrijpen wat het universum vandaag doet." + Verder verkennen

Het versnellende universum onderzoeken