Ímyndaðu þér heim sem er næstum alveg eins og þinn eigin.
Allt frá stjörnuþokum og stjörnum til manna og dýra en með mikilvægum mun – hann er alveg speglaður.
Jörðin snýst hina leiðina um sólina, hjartað er hægra megin í líkamanum og klukkur ganga rangsælis.
Á síðustu árum hafa eðlisfræðingar um heim allan reynt að svara fjölmörgum dularfullum niðurstöðum úr tilraunum og í framhaldinu þróað kenningu um speglaðan alheim.
Samkvæmt kenningunni eru nifteindir lykillinn að því að finna leið að þessum umsnúna heimi.
Þessair agnarsmáu byggingarsteinar atómsins hverfa nefnilega að því er virðist í stutta stund í tilraunum sem ekki er hægt að skýra og kenningin er sú að nifteindirnar skutlist yfir í spegilalheim og verði þar „spegilnifteindir“.
Nú hyggjast tvö teymi vísindamanna, annað við Oakridge National Laboratory í BNA og hitt við European Spallation Source í Svíþjóð, prófa þessa kenningu með nýjum tilraunum.
Ef hægt er að sanna tilvist spegilnifteindar telja vísindamenn að við getum haft samband við spegilalheim með hjálp nifteinda.
Og geti nifteindir ferðast milli alheimanna tveggja telja vísindamenn jafnframt að þar með sé fundin skýringin á hinu dularfulla hulduefni sem ekki er hægt að greina með sjónaukum en stendur fyrir allt að fjórðungi af massa alheims.
Vísindamenn undrast líf nifteinda
Allt efni er byggt upp af atómum hvers kjarnar samanstanda af róteindum og nifteindum.
Nifteindirnar gera kjarnann stöðugan. Án nifteinda myndu allir atómkjarnar, fyrir utan vetni, vera geislavirkir.
Hvorki stjörnur, plánetur eða líf myndi vera til.
Kjarnakraftarnir halda róteindum og nifteindum saman í atómkjarna en utan við kjarnann brotna fríar nifteindir niður og breytast í róteindir, rafeindir og andfiseindir – nifteindirnar „deyja“ þannig.
Líftími nifteinda bendir til spegilalheims
Nifteindir hrörna eða „deyja“ þegar þær breytast í róteind, rafeind og andfiseind. Eðlisfræðingar mæla líftíma nifteinda með tvennum hætti: Þeir setja nifteindir í ílát og skrá niður hve margar þeirra deyja og hvenær – eða þá að þeir senda nifteindir í gegnum rör og nifteindirnar breytast í róteindir sem eru taldar til að komast að fjölda nifteinda sem hafa brotnað niður.
Vísindamenn hafa mælt 9 sekúndna lengri líftíma með síðari aðferðinni. Samkvæmt nýrri kenningu hverfa sumar nifteindirnar inn í spegilalheim. Þess vegna eru mælingarnar misvísandi og gefa lengri líftíma.
Nifteindir brotna niður í flösku
Í flösku-tilrauninni mæla vísindamenn á mismunandi tíma fjölda nifteinda í íláti.
Mælingar gefa meðaltal
Með ýmsum mælingum er reiknaður út meðallíftími nifteindanna.
Nifteindir brotna niður í röri
Í annari tilraun eru nifteindir sendar í gegnum rör og í rörinu brotna þær niður í róteindir sem vísindamenn telja.
Róteindir afhjúpa líftíma
Fjöldi róteinda sýnir hve margar nifteindir hafa brotnað niður. Þannig reikna vísindamenn út líftíma nifteinda.
Eðlisfræðingar hafa lengi reynt að finna líftíma nifteinda með tveimur aðferðum.
Önnur kallast flöskuaðferðin, því eðlisfræðingar safna nifteindum í ílát sem líkist flösku.
Þessu næst mæla þeir, með skömmu millibili, hve margar nifteindir eru eftir í flöskunni og út frá röð mælinga geta þeir reiknað út meðallíftíma nifteindanna.
Hin aðferðin nefnist geislaaðferðin því vísindamenn senda geisla af nifteindum í gegnum rör og mæla hve margar róteindir hafa myndast á leiðinni í gegnum rörið og þannig vita þeir hve margar nifteindir hafa brotnað niður.
Þar sem vísindamenn vita lengd rörsins og hraða nifteindanna geta þeir fundið út nákvæmlega hvenær nifteindirnar brotna niður.
Þessar tvær aðferðir ættu að veita sama líftíma, því eðlisfræðin að baki niðurbroti nifteinda er hin sama óháð mælingaraðferðinni.
Engu að síður fá eðlisfræðingar, eftir fjölmargar rannsóknir, mismunandi niðurstöður.
Með flöskuaðferðinni verður líftíminn 14 mínútur og 39 sekúndur – með geislaaðferðinni 14 mínútur og 48 sekúndur.
Þessar níu sekúndur nægja til þess að eðlisfræðingar taka frávikið afar alvarlega. Það eru einungis um milljónasta hluta úr prósenti líkindi fyrir því að svo stórt frávik sé hending.
Nifteindir ferðast milli tveggja speglaðra alheima
Miklihvellur skóp tvo alheima
Miklihvellur skapaði allt sem síðan varð að bæði okkar alheimi og spegilalheimi. Stjörnur og plánetur geta þar með verið til í spegluðum alheimi og á sumum plánetanna þar kann að hafa kviknað líf sem mætti hafa samband við með hjálp nifteinda.
Nifteindir búa í báðum alheimum
Samkvæmt kenningunni um spegilheim geta nifteindir ferðast milli alheimanna tveggja. Nifteind í okkar alheimi gæti orðið hluti af spegilalheimi sem eins konar „spegilnifteind“ sem sést ekki en getur engu að síður verkað á okkar alheim. Eðlisfræðingar prófa kenninguna með því að útbúa tilraun þar sem nifteindir eiga að hverfa inn í spegilalheim í stutta stund.
Þyngdarkraftur gæti verið hulduefni alheimsins
Þegar eðlisfræðingar mæla stjörnuþokur í okkar alheimi geta þeir mælt þyngdarkraft frá hulduefni sem ekki er hægt að greina með sjónaukum. Ef kenningin um spegilalheim er rétt gæti hulduefni verið „spegilnifteindir“ í spegilalheimi hvers þyngdarkraftur verkar á okkar alheim.
Spegilkenningin fæðist
Sumir eðlisfræðingar telja að frávikin í mælingum á líftíma nifteindanna beri að skýra með annarri gerð eðlisfræði.
Kenning þeirra felur í sér að nifteindir brotni ekki alltaf niður og verði að róteindum, rafeindum og andfiseindum.
Þess í stað hverfa þær inn í speglun af okkar alheimi sem er ósýnilegur okkur en er engu að síður til við hliðina á okkar eigin alheimi.
Þar verða nifteindirnar að „spegilnifteindum“. Þetta fyrirbæri gæti útskýrt þann lengri líftíma sem mælist með geislameðferðinni.
Í geislatilrauninni vita vísindamenn út frá lengd rörsins og hraða nifteindanna hve margar nifteindir ættu að vera í rörinu.
Fjöldi róteinda sem koma út sýnir hve margar nifteindir hafa brotnað niður.
Líklegasti niðurbrotstími er sá tímapunktur þegar munurinn á fjölda nifteinda og fjölda róteinda er minnstur.
En hverfi nifteindir á leiðinni verður mismunur þeirra stærri og því líður lengri tími áður en mælingarnar sýna þann tímapunkt sem inniheldur flest niðurbrot nifteinda.
Ef kenning þessi heldur vatni munum við jafnframt vera nær því að leysa eina af helstu ráðgátum vísinda: Hvað er hulduefni?
Hulduefni er nafn eðlisfræðinnar yfir öreindir sem við getum ekki séð en sem vísindamenn vita að fyrirfinnast þar sem þeir geta mælt hvernig hulduefnið verkar á alheim okkar.
Þegar stjarnfræðingar mæla ljós sem stjörnuþokur senda frá sér stemmir það ekki við útreikninga á massa þeirra.
Samkvæmt ljósmælingunum ættu stjörnuþokurnar að vera þyngri til þess að geta hreyfst eins og raunin er.
Þann aukalega massa sem fær jöfnuna til að ganga upp nefna þeir hulduefni.
Ef nifteindir geta smeygt sér yfir í spegilalheim og orðið speglun af sjálfum sér gætu þær vel verið þetta hulduefni.
Hulduefni samanstæði því af nifteindum sem ferðast milli okkar alheims og spegilalheimsins og verka á báða heima með þyngdarkrafti sínum.
Leah Broussard hyggst sanna kenninguna um spegilalheim í tilraun þar sem nifteindir „skjótast um skammleið“ yfir í spegilalheim framhjá múrvegg.
Tilraunir gægast bak við spegilinn
Eigi kenningin um speglaðan alheim að ná fótfestu þarf að sannreyna hana og að því vinna nú tvö teymi vísindamanna.
Við Oakridge National Laboratory í BNA hyggjast eðlisfræðingar skjóta nifteindum í átt að þykkum múrvegg sem þær ættu ekki að komast í gegnum.
Ef það tekst engu að síður að fanga sumar nifteindir með skynjara hinum megin við vegginn gæti verið að þær hafi sveiflað sér yfir í speglaða alheiminn en síðan snúið til baka.
Einungis nifteindir sem ná að framkvæma þetta meðan þær fara í gegnum múrvegginn mælast í skynjaranum.
Vísindamenn hyggjast nýta segulsvið sem verkar á nifteindirnar og sjá þannig hvort stýra megi því hve margar sleppa í gegn.
Við European Spallation Source í Svíþjóð hyggjast eðlisfræðingar mæla hvort nifteindir geti orðið að andfiseindum.
Yfirleitt er ekki mögulegt að mynda andfiseindir úr nifteindum einum saman.
Andfiseindir verða aðeins til eftir árekstra við aðrar öreindir, t.d. róteindir og andróteindir.
En ef það er að finna spegilalheim geta nifteindirnar kannski smeygt sér yfir í spegilalheiminn og komið til baka aftur í formi andfiseinda.
Lestu vísindagrein, sem útskýrir kenninguna um spegilalheiminn.
Zurab Berezhiani hefur unnið með kenninguna um spegilalheim í áratugi. Smelltu á hlekkinn og lestu útskýringar hans á nifteindum sem ferðast milli alheima.
Miklihvellur myndaði tvo alheima
Spegilalheimur er myndaður í sama Miklahvelli eins og okkar alheimur og hefur, rétt eins og okkar heimur, þanist út og myndað atóm og stjörnuþokur með stjörnum og plánetum.
Því er líklega einnig að finna líf í spegilalheiminum.
Sumir fræðimenn telja jafnvel að við gætum átt í samskiptum við spegilalheim með því að senda skilaboð kóðuð í nifteindunum sem skynugar lífverur hinum megin geti mögulega svarað með hjálp spegilnifteinda.
Aðrir vísindamenn eru með metnaðarfyllri áform og vilja byggja kjarnaofn sem vinnur orku úr andfiseindum frá spegilalheiminum.
Orkan frá slíkum kjarnaofni myndi vera 1.000 sinnum öflugari en jafnstór hefðbundinn kjarnorkuofn, þannig að spegilalheimur gæti mögulega veitt okkur alla þá orku sem við höfum nokkurn tímann þörf fyrir.
Birt fyrst 02.09.2021
