Unser Universum könnte ein verschränktes, zeitlich invertiertes Zwillingsuniversum haben 🪞
Traditionelle kosmologische Modelle basieren oft auf der Idee einer anfänglichen Singularität, einem Punkt unendlicher Dichte. Eine kürzlich in Europhysics Letters akzeptierte Studie schlägt eine Alternative vor: Ein flaches Universum und sein Anti-Universum könnten gleichzeitig durch einen quantenmechanischen Prozess entstehen. Diese Theorie umgeht mehrere Probleme früherer Modelle wie die von Hartle-Hawking und Vilenkin.
Das Modell führt einen "euklidischen Instanton" ein, eine Phase, in der sich die Zeit wie eine räumliche Dimension verhält. Während dieser Phase folgt die Größe des Universums einer kosinusförmigen Kurve, wodurch unendliche Dichten vermieden werden. Dieser Ansatz ermöglicht einen sanften Übergang zu dem uns bekannten Universum, mit einem von Anfang an endlichen Skalenfaktor.
Ein quantenmechanisches Potential spielt eine Schlüsselrolle, indem es die traditionelle räumliche Krümmung ersetzt. Diese Idee löst ein Hauptproblem früherer Theorien, die Schwierigkeiten hatten, die beobachtete Abwesenheit von Krümmung zu erklären.
Die CPT-Symmetrie, ein grundlegendes Prinzip der Physik, gewährleistet, dass jedes Universum ein zeitlich invertiertes Zwillingsuniversum hat. Diese beiden Entitäten, obwohl klassisch getrennt, bleiben quantenmechanisch verschränkt. Diese Verschränkung könnte unverstandene kosmologische Phänomene wie dunkle Energie und dunkle Materie erklären.
Die Implikationen dieses Modells sind weitreichend. Es vermeidet anfängliche Singularitäten, reproduziert eine mit Beobachtungen kompatible Inflation und könnte die beschleunigte Expansion des Universums erklären. Darüber hinaus bietet es einen neuen Ansatz zum Verständnis der dunklen Materie, indem es diese Rätsel mit der Entstehung des Kosmos verbindet.
Zukünftige Forschungen müssen beobachtbare Signaturen dieses Modells identifizieren, wie spezifische Muster in der kosmischen Hintergrundstrahlung. Diese Arbeiten könnten auch die Quantenmechanik und die allgemeine Relativitätstheorie näher zusammenbringen, zwei Säulen der Physik, die noch nicht vollständig vereinbart sind.
Was ist ein euklidischer Instanton?
Ein euklidischer Instanton ist eine Lösung der physikalischen Gleichungen in einem Raum, in dem die Zeit wie eine räumliche Dimension behandelt wird. Dieses Konzept ist entscheidend, um Singularitäten in kosmologischen Modellen zu vermeiden.
Der Instanton ermöglicht einen sanften Übergang zwischen einem zustand ohne Zeit und unserem expandierenden Universum. Er beschreibt eine Phase, in der die Größe des Universums regelmäßig variiert, ohne unendliche Dichten zu erreichen.
Dieser Ansatz ist von der Quantenmechanik inspiriert, wo Teilchen klassisch verbotene Pfade nehmen können. Der euklidische Instanton repräsentiert somit einen quantenmechanischen "Tunnel" zwischen zwei kosmologischen Zuständen.
Seine Verwendung in diesem Modell vermeidet die Probleme, die durch Singularitäten entstehen, und bleibt dennoch mit aktuellen Beobachtungen kompatibel.
Wie beeinflusst die CPT-Symmetrie die Kosmologie?
Die CPT-Symmetrie ist ein grundlegendes Prinzip der Physik, das Ladungsumkehr, Parität und Zeitumkehr kombiniert. Sie impliziert, dass jeder physikalische Prozess ein spiegelbildliches Äquivalent hat.
Im vorgeschlagenen Modell gewährleistet diese Symmetrie die gleichzeitige Entstehung eines Universums und seines Anti-Universums. Diese beiden Entitäten entwickeln sich in entgegengesetzten zeitlichen Richtungen, bleiben aber quantenmechanisch verbunden.
Diese Verschränkung könnte Phänomene wie die dunkle Energie erklären. Das Anti-Universum würde als Quelle abstoßender Energie wirken, die die Expansion unseres Universums beschleunigt.
Die CPT-Symmetrie bietet somit einen natürlichen Rahmen, um kosmologische Rätsel zu erforschen.