Galaxy Cluster Abell 1689 Credit: HST ACS WFC H. Ford (JHU).
Het ‘nieuws’ dat de NASA aanwijzingen zou hebben gevonden voor het bestaan van een parallel universum, waar de tijd de andere kant uit gaat dan in ons eigen universum trok deze week wereldwijd flink wat belangstelling, lees deze blog en de Astroblogs die daarin genoemd worden voor alle details. In een notendop nog even ’t verhaal: in 2006 en 2014 detecteerde men met het ANITA-experiment 37 km hoog in de lucht boven de Zuidpool een zeer energetisch tau-neutrino, die uit de richting van de aarde kwam. Energie van de deeltjes: zo’n 0,6 exa elektronvolt, da’s héél veel energie. Met gewone ‘standaard’ natuurkunde vallen de twee neutrino’s niet te verklaren, vandaar dat men spreekt van anomalieën. ANITA-wetenschapper Peter Gorham (Universiteit van Hawaï) zei op 8 april j.l. in New Scientist dat de verklaring voor de twee anomalieën een parallel universum is, waar de tijd de andere kant op loopt dan in ons universum. Parallelle universums, tijdrichting de andere kant uit, anomalieën buiten het Standaard Model, de hype is geboren. Afgelopen week kwam daar echter het bericht dat Gorham het zo helemaal niet gezegd had. “It seems that for this tabloid science story, some speculative theoretical physics which might have had distant roots in plausibility was amplified for sensational reasons“, verklaarde hij tegenover Science Alert. Kortom, niets aan de hand, gewoon weer lekker thuis werken of elders vitaal werken en verder gaan waar je mee bezig was?
De ANITA antenne na een succesvolle vlucht. Credit: Australian Antarctic Division
Nee, zo is het nou ook weer niet, hahaha wat een verrassing. Want er is wel degelijk gezegd door wetenschappers dat er wellicht iets heel exotisch aan de hand is met die twee ANITA-anomalieën. In 2018 publiceerden Luis A. Anchordoqui et al namelijk dit vakartikel, waarin ze betogen dat de bron van de neutrino’s een CPT-symmetrisch universum is. En dat laatste hebben ze geleend van de bekende natuurkundige Neil Turok, directeur van het Perimeter Institute voor Theoretical Physics in Ontario, die samen met Latham Boyle en Kieran Finn begin 2018 met een artikel kwam (hier de korte, daar de lange versie) met een opvallend idee: bij de oerknal ontstond uit het niets een universum-anti universum paar (“the universe before the bang and the universe after the bang may be re-interpreted as a universe/anti-universe pair, created from nothing“).
Het CPT-symmetrische heelal. Credit: Neil Turok et al/APS.
In het artikel gaan ze uit van de zogeheten CPT symmetrie, die stelt dat fysische wetten dezelfde blijven als alle ladingen door tegengestelde vervangen worden (ladingconjugatie), alle dimensies gespiegeld worden (pariteitsymmetrie) en de tijd omgekeerd wordt. De symmetrie is er voor elementaire deeltjes (die ‘m ook kunnen schenden), maar Turok en z’n collega’s passen ‘m toe op het gehele heelal – tsja, waarom ook niet. Ze denken dat het universum van voor de oerknal een reflectie is van het universum na de oerknal, dat het één een universum is, het andere een anti universum, precies zoals virtuele deeltjesparen uit het niets kunnen ontstaan, zoals paren van elektronen (e-) en positronen (e+). Turok en z’n twee collega’s bedachten dat CPT-symmetrische universum niet om de twee ANITA-anomalieën mee te verklaren, maar om uit te leggen waarom er in ons heelal veel meer materie dan antimaterie is. Anchordoqui en z’n team doen dat wel. Zij zeggen (net als Torok et al) dat in een CPT-symmetrisch heelal neutrino’s Majorana deeltjes zijn, deeltjes die tegelijk hun eigen antideeltje zijn. Naast de drie bekende lichte neutrino’s (elektron-, muon- en tau-neutrino’s) zouden er ook zwaardere neutrino’s zijn, de steriele neutrino’s. Die laatste soort neutrino’s zouden een massa van ongeveer 0,5 EeV (480 PeV, peta eV) moeten hebben.
De neutrino’s in ons heelal zijn allemaal linkshandig. In een CPT symmetrisch heelal zou je ook rechtshandige neutrino’s hebben. Credit; FNAL.
Alle neutrino’s in ‘ons’ heelal zijn ‘linkshandig’, d.w.z. dat hun zogeheten chiraliteit – een vorm van spiegelsymmetrie – naar links draait. In het anti-universum, waar veel meer antimaterie is dan gewone materie, zouden alle neutrino’s rechtshandig zijn. En het zou zo’n rechtshandig zwaar steriel neutrino zijn, dat volgens Anchordoqui et al gezorgd heeft voor de twee ANITA-anomalieën. Die zouden zich volgens hen massaal ophouden in de ijzerkern van de aarde. Eén zo’n zwaar rechtshandig quasi-stabiel neutrino zou op een gegeven moment vervallen zijn in een Higgs boson en een licht tau-neutrino en die laatste zou toen naar buiten de aarde zijn gevlogen, waarbij het ergens in de aardkorst bij de Zuidpool botste met een atoomkern, bijvoorbeeld een waterstofdeeltje van ijs aldaar, en dát laatste is door ANITA in 2006 en 2014 opgepikt.
De vraag is natuurlijk of zo’n rechtshandig zwaar neutrino uit een anti universum nodig is om die twee ANITA anomalieën te verklaren. Toen duidelijk werd dat de twee gebeurtenissen niet door de IceCube detector in het ijs van de Zuidpool tegelijk waren waargenomen konden ‘gewone’ astrofysische verklaringen worden uitgesloten en was het dat de metingen van ANITA gewoon verkeerd zijn gedaan óf dat er sprake is van Nieuwe Natuurkunde, physics Beyond Standard Model (BSM). Maar dat laatste betekent niet dat gelijk gedacht moet worden aan paralelle universums of anti universums. Voor de verklaring van dat overschot van materie boven antimaterie is een anti universum niet noodzakelijk. En wie het bekende Scheermes van Ockham toepast komt altijd terecht bij aanvoudige verklaringen. Zware Majorana neutrino’s kunnen ook in ons heelal bestaan, daar is een anti universum niet voor nodig. Kortom, ook dit keer valt het allemaal reuze mee met de verklaring van die ANITA anomalieën. Steriele neutrino’s zijn overigens óók een kandidaat voor donkere materie, dus áls zij de daadwerkelijke verklaring zijn voor de anomalieén zou dat ook gevolgen kunnen hebben voor de speurtocht naar donkere materie. Bron: Francis Naukas.
