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科學家正尋找鏡像宇宙,它的結構與我們完全相同,只是發生了翻轉

科幻小說總是憑藉天馬行空的大腦想像,來給我們展現平行宇宙是什麼樣子。那麼平行宇宙究竟是否存在呢?科學家們正在絞盡腦汁進行實驗,試圖證明鏡像宇宙可能確實存在,儘管其形式遠沒有科幻小說那麼戲劇化。

可能還有一個宇宙,就像我們自己的宇宙一樣,只是它是一個完美的鏡像。它的結構與我們的宇宙完全相同,但它會發生翻轉,從而包含鏡像原子、鏡像分子、鏡像恆星和行星,甚至鏡像生命,《新科學家》(New Scientist)對布魯薩德所進行的迷人的研究工作介紹稱:如果它存在,它將在我們熟悉的宇宙周圍的時空結構中形成一個現實泡泡,一些粒子能夠在兩者之間切換。

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如果確實找到平行宇宙存在的證據,就可以有助於解決許多物理學中最棘手的問題,有助於解釋宇宙中的許多未解之謎,甚至可以解釋暗物質的本質。近日《新科學家》報道,物理學家們目前正在進行兩項實驗來尋找經驗證據,推測我們的宇宙中鏡像的存在。

這一理論聽起來太過離經叛道,而且無可否認具有挑釁性。《新科學家》雜誌甚至推測,「甚至可能有一群鏡像人類試圖找出為什麼他們的暗物質比正常物質少五倍。」

來自田納西州橡樹嶺國家實驗室的物理學家利亞布魯薩德和她的團隊正計划進行一項實驗,試圖打開通往平行宇宙的入口。他們設計了一種檢測鏡像宇宙的簡單方法,稱之為「震蕩」(Oscillation),將中子束送入一條15米長的隧道,擊中一堵無法穿透的牆壁上,而這堵牆壁兩側是不同的磁場。研究人員在牆後面放置了一個設備,可以掃描這片區域,尋找這些亞原子粒子是否穿牆而過。

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如果這種情況發生,布魯薩德將會發現第一個與我們自己的世界並列的鏡像世界的證據。為什麼呢 ?如果有中子設法出現在這堵牆的後面,這將是有力的證據,證明它們振蕩成鏡像中子,穿過了這堵牆,因為它存在於宇宙的另一個部分,然後振蕩回來,撞到探測裝置上。布魯薩德在接受《新科學家》雜誌採訪時表示:「只有那些能夠振蕩然後回到我們宇宙的中子才能被探測到。」「當穿過磁場時,振蕩的概率會增加。」

布魯薩德和她的團隊正在研究中子,因為中子衰變過程中存在一種奇怪的現象。在原子核內,中子是完全穩定的,但在原子核外,中子衰變為質子、電子和電子型的反中微子。奇怪的是: 所有的自由中子都應該以相同的速度衰變,但這個速度的變化取決於科學家如何測量它。

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測量自由中子壽命的第一種方法是將它們隔離在一個「瓶子陷阱」中,然後計算一段時間後剩餘的中子數量。第二種方法是計算核反應堆產生的中子束中出現的質子數。然而科學家們得到的衰減速度卻各不相同,前者為14分39秒,後者為14分48秒。

對這種差異的一種可能解釋是鏡像宇宙。中子可能擁有兩個宇宙中的雙重身份。當它們在我們鄰近的宇宙中全盛時,它們發出的任何質子都不會被探測到,因此也不會在我們的測量中被計算在內。這可以解釋為什麼我們在中子束中看到較少的衰變活動。

《新科學家》雜誌介紹的第二個實驗是由克勞斯·柯克和他在瑞士保羅·舍勒研究所的團隊開發的。這個團隊將不同強度的磁場應用於瓶子陷阱中的中子。他們的目標是找到反映鏡像磁場的信號。這將表明中子在宇宙之間振蕩,潛在地支持布魯薩德和她的團隊發現的任何證據。柯克和他的團隊已經完成了他們的實驗,目前正在分析數據。

正如田納西大學的鏡像研究員,布魯薩德的合作者尤里·卡米什科夫所說:「找到任何東西的可能性很低,但這是一個簡單而成本低廉的實驗。」 他補充道,不考慮成功的機率,但一個積極的結果將會引發物理學革命。鏡像宇宙可以解釋許多物理學中未解決的神秘事物,其中包括暗物質問題。暗物質是巨大的,它有重力,但它是看不見的。它與光或電磁力沒有相互作用。所以有一種理論認為,也許暗物質只是物質,另一個維度上的普通的物質,它們就在我們頭頂盤旋。

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雖然以上所述的兩個實驗概念簡單,但它們都是極其精細的工作,依賴於評估數十億個亞原子粒子的奇怪行為。其他研究人員提出,鏡像世界可能會有更明顯的跡象。我們可能會在天空中的任何地方看到它。

自20世紀70年代以來,天文學家已經推斷宇宙中充滿了「 暗物質 」,這是一種無法直接觀察到的物質,但其強大的引力有助於防止星系分裂。最新的分析表明暗物質比可見物質多五倍。然而世界各地的天文學家進行了數十次密集的搜索,都未能確定暗物質是由什麼構成的。

義大利拉奎拉大學的物理學家Zurab Berezhiani進行了鏡像中子搜索,他提供了一個有趣的解釋:暗物質很難找到,因為它隱藏在鏡像世界中。在這種觀點中,暗物質和鏡像物質是同一回事。如果是這樣的話,鏡像世界不僅無處不在,而且比我們的世界還要大得多。在最近的物理會議上,Berezhiani 擴展了這個想法,概述了一個可能的平行現實:充滿了鏡像星,鏡像星系和鏡像黑洞,也許甚至是黑暗的生命?

期待著科學家的實驗打開通往鏡像世界平行宇宙的通道,那將是一個新的開始。

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