Fysiker letar efter universums spegelbild

Tiden går baklänges, upp är ner och ljus är mörker. Fysikerna tror att vårt universum har en spegelvänd tvilling och att det kan finnas liv även där. Med nya försök ska de bevisa teorin och öppna en dörr till en omvänd värld.

Tiden går baklänges, uppåt är nedåt och ljus är mörker. Fysiker anser att vårt universum har en spegelvänd tvilling. Nu ska de med hjälp av försök påvisa teorin och öppna en dörr mot den omvända världen.

Föreställ dig en värld nästan som din egen, allt från galaxer och stjärnor till människor och djur, men med en viktig skillnad: Allt är spegelvänt. Jorden snurrar åt andra hållet runt solen, hjärtat sitter på höger sida av kroppen och klockorna går åt fel håll.

Som en reaktion på mystiska resultat i olika försök har världens fysiker på senare år utvecklat en teori om ett spegelvänt universum. Enligt teorin är neutroner nyckeln till att hitta den okända världen. I experiment tycks nämligen de små atomära byggstenarna försvinna kortvarigt – och oförklarligt. Teorin är att neutronerna försvinner till spegeluniversumet och blir ”spegelneutroner”.

Nu ska två forskargrupper, en på Oak Ridge National Laboratory i USA och en på European Spallation Source i Lund, testa teorin i form av nya försök. Om spegelneutronerna kan påvisas tror forskarna att vi kan kommunicera med spegeluniversumet med hjälp av neutroner. Om neutroner kan färdas mellan dessa två universum tror fysikerna också att vi har hittat förklaringen till den mystiska mörka materia som inte kan observeras med teleskop, men som utgör närmare 25 procent av universums massa.

Neutroner förbryllar fysikerna

All materia består av atomer, vars kärnor utgörs av protoner och neutroner. Neutronerna stabiliserar kärnan. Utan neutroner skulle alla atomkärnor utom väte vara radioaktiva, och då skulle varken stjärnor, planeter eller liv existera. Kärnkrafterna håller ihop protonerna och neutronerna i atomkärnan, men utanför kärnan sönderfaller de fritt svävande neutronerna och övergår till en proton, en elektron och en antineutrino – neutronerna ”dör”.

Med hjälp av två metoder har fysiker länge försökt komma fram till neutroners livslängd. Den ena kallas flaskmetoden, eftersom fysikerna samlar neutronerna i en flaskliknande behållare. Med korta tidsintervall mäter de hur många neutroner det finns kvar i flaskan och efter flera mätningar kan de räkna ut neutronernas genomsnittliga livslängd. Den andra metoden kalllas strålmetoden, eftersom forskarna sänder en stråle av neutroner genom ett rör och mäter hur många protoner som bildas på vägen genom röret, och därmed hur många neutroner som sönderfaller. Eftersom forskarna känner till rörets längd och neutronernas hastighet kan de beräkna den exakta tidpunkten då neutronerna sönderfaller.

De två metoderna borde visa på samma livslängd, för fysiken bakom neutronsönderfall är densamma oberoende av vilken mätmetod som används. Ändå får fysikerna olika resultat, även efter många

försök som upprepats på många olika platser. Med flaskmetoden blir livslängden 14 minuter och 39 sekunder, med strålmetoden 14 minuter och 48 sekunder. Nio sekunder räcker för att fysiker runtom i världen ska se allvarligt på avvikelsen. Det är bara cirka en miljondels procents sannolikhet att få en så stor avvikelse av en slump.

Spegelteorin föds

Vissa fysiker tror att det krävs en ny typ av fysik för att förklara de skilda mätresultaten. Teorin är att neutroner inte alltid sönderfaller och övergår till protoner, elektroner och antineutrinor. I stället försvinner de in i en osynlig spegling av vårt universum som existerar parallellt med vårt eget. Där övergår neutronerna till ”spegelneutroner”. Detta fenomen kan förklara den längre livslängd som uppmäts med strålmetoden. Rörets längd och neutronernas hastighet berättar för forskarna hur många neutroner det bör finnas i röret. Antalet protoner som kommer ut visar hur många neutroner som sönderfaller. Den mest troliga sönderfallstiden är den tidpunkt då skillnaden mellan antalet neutroner och antalet protoner är som minst. Men om neutroner försvinner på vägen blir skillnaden mellan de två större, och då dröjer det längre innan mätningarna visar tidpunkten med flest sönderfall.

Om teorin håller kommer vi även att ha närmat oss en lösning på en av fysikens största gåtor: Vad mörk materia är. Mörk materia är fysikernas namn på partiklar som vi inte kan se men som de vet existerar, eftersom deras inverkan på universum går att mäta. När astronomer mäter ljus som galaxerna avger stämmer det inte med beräkningarna av deras massa. Enligt ljusmätningarna borde galaxerna vara tyngre med tanke på att de rör sig som de gör. Mörk materia är den extra massa som får ekvationen att gå ihop.

Om neutroner kan färdas till spegeluniversumet och övergå till speglingar av sig själva kan de vara mörk materia, som då skulle bestå av neutroner som färdas mellan vårt universum och spegeluniversumet och påverka båda två med sin gravitation.

Experiment ska se bakom spegeln

För att teorin om spegeluniversumet ska kunna accepteras måste den testas, och det arbetet har två forskargrupper just påbörjat.

På Oak Ridge National Laboratory ska fysiker skjuta neutroner mot en tjock mur som inte borde kunna gå att passera. Om neutroner ändå registreras av en detektor på andra sidan kan de ha oscillerat till det spegelvända universumet och sedan kommit tillbaka. Endast neutroner som hinner oscillera fram och tillbaka medan de passerar muren kommer att registreras av detektorn. Forskarna ska försöka påverka neutronerna med ett magnetfält för att se om de också kan styra hur många som tar sig igenom.

På European Spallation Source i Lund ska fysiker mäta om neutroner kan övergå till antineutroner. Det går normalt inte att bilda antineutroner utifrån enbart neutroner. Antineutroner uppstår efter kollisioner med andra partiklar, exempelvis protoner och antiprotoner. Men om spegeluniversumet finns kan neutronerna kanske oscillera över i spegeluniversumet och komma tillbaka i form av antineutroner.

Två universum efter stora smällen

Spegeluniversumet, som bildades samtidigt som vårt, har även utvidgats och bildat atomer och galaxer med stjärnor och planeter. Därför finns det troligen liv även där. Vissa forskare tror att vi kan kommunicera med spegeluniversumet genom att skicka meddelanden kodade i neutroner, som intelligent liv på andra sidan skulle kunna besvara med spegelneutroner. Andra forskare har större planer. De vill bygga en reaktor som utvinner energi ur antineutroner från spegeluniversumet. Energin från en sådan reaktor skulle ge tusen gånger mer energi än en lika stor kärnreaktor, så spegeluniversumet kan kanske ge oss all energi vi någonsin kan tänkas behövas.

LÄS

Zurab Berezhiani har i flera årtionden arbetat med teorin om ett spegeluniversum. Följ länken och läs hans förklaring om neutroner som byter universum. Illvet.se/spegeluniversum

SHUTTERSTOCK Fysiker ska testa en teori om ett spegeluniversum med omvända naturlagar – och möjligheten till liv där.

Leah Broussard ska försöka bevisa teorin om ett spegeluniversum med ett försök där neutroner ”tar en genväg” via spegeluniversumet förbi en mur.