Polèmica per una recerca que suggereix l’existència d’un “univers mirall”

Una nova recerca suggereix que hi ha un “món mirall” invisible de partícules que interactua amb el nostre per mitjà de la gravetat i que podria ser la clau per a resoldre un trencaclosques important de la cosmologia actual: el problema de la constant de Hubble.

La constant de Hubble és la velocitat d’expansió de l’univers. Les prediccions d’aquesta taxa són significativament més lentes que la taxa trobada pels mesuraments locals més precisos. Aquesta discrepància és la que molts cosmòlegs han provat de resoldre canviant el model cosmològic actual.

El repte és canviar-lo sense arruïnar la concordança entre les prediccions del model estàndard i molts fenòmens cosmològics més, com ara el fons còsmic de microones. Determinar si existeix aquest escenari cosmològic és la pregunta que els investigadors han mirat de respondre, entre els quals hi ha Francis-Yan Cyr-Racine, professor adjunt del Departament de Física i Astronomia de la Universitat de Nou Mèxic; Fei Ge i Lloyd Knox, de la Universitat de Califòrnia a Davis.

Ara, Cyr-Racine, Ge i Knox han descobert una propietat matemàtica dels models cosmològics que fins ara havia passat desapercebuda i que, en principi, podria permetre un ritme d’expansió més ràpid sense gairebé canviar les altres prediccions del model cosmològic estàndard, provades amb més precisió. Han descobert que una escala uniforme de les taxes de caiguda lliure gravitacional i de la taxa de dispersió de fotons-electrons deixa gairebé invariants la majoria dels observables cosmològics adimensionals.

“Bàsicament, assenyalem que moltes de les observacions que fem en cosmologia tenen una simetria inherent en reescalar l’univers en conjunt. Això podria proporcionar una manera d’entendre per què sembla que hi ha una discrepància entre els diferents mesuraments de la taxa d’expansió de l’Univers”.

La investigació, titulada “Symmetry of Cosmological Observables, a Mirror World Dark Sector, and the Hubble Constant” (“Simetria dels observables cosmològics, un sector fosc al món dels miralls i la constant de Hubble”) s’ha publicat fa poc a Physical Review Letters.

Aquest resultat obre una nova via per reconciliar les observacions del fons còsmic de microones i de l’estructura a gran escala amb valors elevats de la constant de Hubble H0: trobar un model cosmològic en què la transformació d’escala es pugui fer sense violar cap mesura de les quantitats no protegides per la simetria. Aquest estudi ha obert un nou camí cap a la resolució d’un problema difícil. La construcció posterior del model podria aportar coherència amb les dues restriccions que encara no s’han satisfet: les abundàncies primordials inferides de deuteri i heli.

Si l’univers aprofita d’alguna manera aquesta simetria, els investigadors es veuen abocats a una conclusió extremadament interessant: que hi ha un univers mirall molt similar al nostre, però invisible per a nosaltres excepte per l’impacte gravitatori al nostre món. Aquest sector fosc del “món mirall” permetria un escalat efectiu de les taxes de caiguda lliure gravitatòria que respectés la densitat mitjana de fotons mesurada amb precisió en l’actualitat.

“A la pràctica, aquesta simetria d’escala tan sols es podria fer incloent un món mirall en el model, un univers paral·lel amb noves partícules que fossin còpies de les partícules conegudes”, ha dit Cyr-Racine. “La idea del món mirall va sorgir per primera vegada a la dècada del 1990, però no s’havia reconegut com una solució potencial al problema de la constant de Hubble.”

“Pot semblar una bogeria a primera vista, però aquests mons mirall tenen una gran literatura física en un context completament diferent, atès que poden ajudar a resoldre problemes importants de la física de partícules”, explica Cyr-Racine. “La nostra feina ens permet de relacionar, per primera vegada, aquesta gran literatura amb un problema important en cosmologia.”

A més de cercar els ingredients que manquen al model cosmològic actual, els investigadors també es demanen si aquesta discrepància de la constant de Hubble podria ser causada en part per errors de mesurament. Encara que continua essent una possibilitat, és important d’assenyalar que la discrepància s’ha anat tornant més significativa a mesura que s’hi han inclòs dades de més qualitat en les anàlisis, cosa que suggereix que les dades podrien no ser-ne les culpables.