Divulgación ¿ Universo precedido por un antiuniverso?

[Fortuna]

Recientente se ha publicado un artículo titulado ¿Universo precedido por un antiuniverso?

Le he echado un vistazo, y aunque no entiendo mucho de física de partículas el resumen dice lo siguiente.

Proponemos que el estado del universo no viola espontáneamente la simetría CPT. En cambio, el Universo después del big bang es la imagen CPT del Universo anterior, tanto clásica como cuánticamente. Las épocas anteriores y posteriores al bigbang comprenden un par universo-antiuniverso, que emerge de la nada directamente en una era caliente, dominada por la radiación. La simetría CPT selecciona un estado de vacío QFT único en ese espacio-tiempo, proporcionando una nueva interpretación de la asimetría bariónica cosmológica, así como una explicación notablemente económica para la materia oscura cosmológica. Requeriendo solo el modelo estándar de tres generaciones de física de partículas (con neutrinos diestros), la simetría Z2 es suficiente para hacer que uno de los neutrinos diestros sea estable. Calculamos su abundancia a partir de los primeros principios: igualar la densidad de materia oscura observada requiere que su masa sea 4.8×10^8 GeV. Siguen otras varias predicciones comprobables: (i) los tres neutrinos ligeros son partículas de Majorana y permiten la doble-desintegración β sin neutrinos; (ii) el neutrino más ligero no tiene masa; y (iii) no hay ondas gravitacionales primarias de longitud de onda larga. Mencionamos las conexiones con el fuerte problema de CP y la flecha del tiempo.

Una cosa que me ha llamado la atención es la discusión sobre que observadores distintos ven un estado de vacío distinto (distintas partículas) si el espacio-tiempo es curvo. (ni idea de lo que es la simetría Z2 $\nu_{R,1}\to -\nu_{R,1}$)

Parece una teoría elegante y relativamente sencilla que explica muchas cosas y hace predicciones y no necesita del mecanismo de inflación, con lo que eliminamos el inflatón a cambio de permitir partículas que aunque inobservadas, están incluidas en el modelo estándard (o se pueden incluir sin romper la simetría electrodébil). El experimento ANITA puede que ya haya visto evidencia del candidato de materia oscura propuesto, los neutrinos diestros y antineutrinos zurdos.

Un resumen en ABC donde esta vez me parece que lo han resumido muy bien.

Pero, claro, ¿qué significa eso de que el tiempo corre al revés en el anti-universo ?.

¿Qué os parece?


Saludos.

[Alriga]

Re: ¿ Universo precedido por un antiuniverso?

Hola Fortuna, vi este "Universo" la semana pasada aquí: Our universe has antimatter partner on the other side of the Big Bang, say physicists y busqué para hojearlo el paper original completo, que encontré aquí: CPT-Symmetric Universe

La verdad es que a mí no me pareció demasiado interesante, tal vez soluciona la asimetría materia-antimateria de nuestro Universo (o no) pero a cambio de inventarse otro universo físicamente indetectable.

Y me echó para atrás este párrafo de uno de los autores (Turok):

Turok ... acknowledges that the model still needs plenty of work and is likely to have many detractors. Indeed, he says that he and his colleagues “had a protracted discussion” with the referees reviewing the paper for Physical Review Letters ... over the temperature fluctuations in the cosmic microwave background. “They said you have to explain the fluctuations and we said that is a work in progress. Eventually they gave in,” he says.

Entiendo de ese párrafo, que presentan su nuevo modelo de Universo pero que aun no son capaces de explicar algo que tan bien explica el modelo actual. A mí no me huele bien. Por otro lado, creo recordar que Turok es un profesional repetitivo en la invención de nuevos universos, (universos cíclicos y cosas así,...)

En fin, como verás si tienes afición al tema, cada día aparecen publicados nuevos universos: cíclicos, ecpiróticos, CPT-simétricos, con constantes universales variables, con masa negativa,... Es imposible prestar atención a todos, al menos imposible para un aficionado no-físico como yo.

Saludos.

[Weip]

Re: ¿ Universo precedido por un antiuniverso?

Una cosa que me ha llamado la atención es la discusión sobre que observadores distintos ven un estado de vacío distinto (distintas partículas) si el espacio-tiempo es curvo. (ni idea de lo que es la simetría Z2 $\nu_{R,1}\to -\nu_{R,1}$)

Si no conocías este hecho quizás puede interesarte el siguiente artículo divulgativo: "¿Vacío? Depende de a quién le preguntes". Sobre la segunda parte de tu frase, $\mathbb{Z}_2$ es el conjunto formado por un elemento que llamamos y otro que llamamos $1$ de forma que $1+1=0$. La operación $+$ nos da siempre un elemento de $\mathbb{Z}_2$, es asociativa, tiene un elemento neutro e inverso/opuesto: decimos entonces que $\mathbb{Z}_2$ es un grupo, concepto que se usa muchísimo para estudiar las simetrías de un sistema físico y sus consecuencias sobre él. En el caso de $\mathbb{Z}_2$ sirve para ver si un sistema es invariante ante la transformación de paridad $P$ o no. Si $e$ es el elemento neutro, esta transformación cumple $P^2=e$ (se podría escribir $P+P=e$ pero como $P$ es una función mejor usar la notación habitual), con lo que $\mathbb{Z}_2=\left\{ e, P\right\}$. El lenguaje puede resultar lioso pero no es una cosa tan rara. Por ejemplo si consideras un sistema clásico dado por un potencial $U(x)=x^2$, este sistema tiene simetría $\mathbb{Z}_2$ pues $P(x)=-x$ deja invariante la teoría.

[Ente]

Re: ¿ Universo precedido por un antiuniverso?

Hola.

Si no lo he entendido mal, Boyle, Finn y Turok hablan de un antiuniverso con predominio de antimateria (carga invertida) (m-) y tiempo negativo (t-), basándolo en la simetría CPT como si se tratara de un par partícula-antipartícula respecto a nuestro universo con predominio de materia (m+) y tiempo positivo (t+) (la flecha del tiempo avanzando únicamente en un sentido: hacia adelante). Según el 2º principio de la termodinámica, en el universo de (m+);(t+), la entropía también es positiva, aumentando hasta alcanzar el máximo de entropía en el equilibrio termodinámico del sistema (la muerte térmica del universo postulada por Clausius). ¿Debemos entender en el antiuniverso también la entropía positiva, lo que supondría igualmente la muerte térmica del antiuniverso? ¿O sería una entropía también negativa, en la que la energía se concentrara cada vez más hasta alcanzar un punto de máxima densidad y mínima entropía? ¿Cómo se conjuga eso si el antiuniverso es una imagen especular de nuestro universo, igualmente en expansión a partir del Big Bang pero en sentido temporal inverso?

Además, hay algo que huele a chamusquina en todo este modelo teórico. Y es que se haya planteado con anterioridad en webs esotéricas y poco serias. Le resta credibilidad.

[Alriga]

... vi este "Universo" ... aquí: Our universe has antimatter partner on the other side of the Big Bang, say physicists y busqué para hojearlo el paper original completo, que encontré aquí: CPT-Symmetric Universe ...

Esta semana el "Universo simétrico CPT" ha estado de moda, con titulares periodísticos sensacionalistas del tipo Científicos de la NASA detectan evidencias de un universo paralelo donde el tiempo corre hacia atrás y decía Francis Villatoro anteayer que es "...el nuevo candidato a premio ruido, la tontuna [de la detección] de un universo paralelo en el que el tiempo transcurre hacia atrás..."

Hoy Francis ha escrito un interesante post que enlazo: Cómo explica el universo con simetría CPT los sucesos anómalos de ANITA

Saludos.

[carroza]

Esta semana el "Universo simétrico CPT" ha estado de moda, con titulares periodísticos sensacionalistas del tipo Científicos de la NASA detectan evidencias de un universo paralelo donde el tiempo corre hacia atrás y decía Francis Villatoro anteayer que es "...el nuevo candidato a premio ruido, la tontuna [de la detección] de un universo paralelo en el que el tiempo transcurre hacia atrás..."

Hoy Francis ha escrito un interesante post que enlazo: Cómo explica el universo con simetría CPT los sucesos anómalos de ANITA

Interesante el post de Francis Villatoro que enlazas.

Para añadir algo de información, la simetría CPT es una simetría que tienen todas las teorías cuánticas de campos que podamos imaginarnos, y en especial el modelo estándar. Así que "Universo Simétrico CPT", es realmente cualquiera que nos podamos imaginar.

Por otro lado, como bien indica Francis, una posible explicación de las señales muy energéticas observadas, puede corresponder a un posible decaimiento de los neutrinos "dextrógiros" de alta masa. Estos neutrinos, no obserrvados hasta ahora, no son parte estrictamente del modelo estándar. Sin embargo son la extensión más simple de éste para explicar, de forma natural, las masas tan pequeñas que tienen los neutrinos que observamos, por el mecanismo "see saw" que hemos mencionado alguna vez.

Como Francis indica, Guillermo de Occam nos enseño en el siglo XIV que la explicación más probable a un nuevo fenómeno es la explicación más simple (esto es, con menos elementos). En este caso es un neutrino pesado. No sería otro unverso de antimateria viajando atrás en el tiempo. Pero, obviamente, es más facil tener un titular en el Marca con la segunda explicación que con la primera. Lo sorprendente es que lo hayan publicado en PRL.

Un saludo

[Alriga]

... Para añadir algo de información, la simetría CPT es una simetría que tienen todas las teorías cuánticas de campos que podamos imaginarnos, y en especial el modelo estándar. Así que "Universo Simétrico CPT", es realmente cualquiera que nos podamos imaginar ...

Aprovecho para preguntar, ¿por qué? ¿Para no violar la invariancia Lorentz? ¿Sería la invariancia Lorentz "más fundamental" que la simetría CPT o al revés? ¿O no tienen nada que ver una cosa con la otra?

Gracias y saludos.

[carroza]

Hola. A ver, una explicación detallada y formal va más alla de mis conocimientos, pero te cuento lo que sé, y que alguien me corrija.

Las transformaciones de Lorentz son transformaciones continuas, mientras que las transformaciones C, P, T, CP, CT, PT, y CPT son transformaciones discretas, así que, en principio, son diferentes.

Sin embargo, en ciertos casos, uno podría llegar a realizar una transformación discreta (por ejemplo, una inversión, P), a partir de una transformación continua (una rotación). Por ejemplo, en dos dimensiones, la inverión (x,y) -> (-x,-y), se puede obtener mediante una rotación de 180 grados. En ese caso, en un mundo en dos dimensiones, la invariancia rotacional implica exactamente la conservación de la paridad P. Este es el caso en 2, 4, 6, y en general en cualquier numero par de dimensiones.

En nuestro mundo de tres dimensiones espaciales, la inversión (x,y,z) -> (-x, -y, -z) no puede obtenerse mediante ninguna rotación. Así que hay dos simetrías diferentes, la rotacional, y la inversión espacial. Nuestro mundo es invariante rotacional, pero no es invariante frente a inversion espacial, es decir, no conserva la paridad.

Ahora metemos el tiempo, y consideramos la operación PT: (x,y,z,t) -> (-x, -y, -z, -t). Ahora tenemos cuatro dimensiones. Si el tiempo fuera una coordenada como las demás, la inversión en cuatro dimensiones sería simplemente una rotación (180 grados en el plano xy, más 180 grados en el plano zt). Hay que tener en cuenta que las tranformaciones de lorentz son, en cierto modo una rotación en el espacio z,t. Si esto fuera así de simple, PT sería una simetría exacta resultante de la invariancia de las leyes de la física frente a transformaciones de Lorentz.

Ahora entraríamos en los argumentos matemáticos sobre si el grupo de las rotaciones en cuatro dimensiones es O(4), mientras que el grupo de lorentz es O(3,1). Estos grupos son muy parecidos, tienen ambos 6 generadores, ambos contienen al grupo de lar rotaciones O(3) con susu tres generadores que son las componentes del momento angular, pero difieren en un signo en las relaciones de conmutación de los otras tres generadores.

Haciendo corta una historia larga, tenemos que incluir el operador conjugación de carga C, que pasa de partículas a antipartículas y convierte los campos en sus complejos conjugados. Esto permite formalmente solventar las diferencias entre O(3,1) y O(4). Teniendo esto en cuenta, se llegaría a que la operación CPT es una simetría exacta, que se deriva de la invariancia frente a transformaciones de Lorentz más ideas básicas de teoría cuantica de campos, por la que un campo complejo describe partículas y antipartículas.

Así que la respuesta corta es sí, CPT se deriva de la invariancia frente a transformaciones de Lorentz, en el marco de una teoría cuántica de campos. La respuesta larga es más farragosa.

saludos