Am găsit un articol scris de Stefano Profumo, profesor la UC Santa Cruz, având titlul „What if dark matter came from a mirror universe?” și publicat în jurnalul Physical Review D. Acest studiu, menționat recent și de ScienceDaily, schimbă fundamental perspectiva când privim universul nostru, propunând o viziune în care realitatea vizibilă este doar jumătatea unei structuri mult mai vaste.

Pentru a înțelege amploarea acestei provocări, trebuie să pornim de la o recunoaștere a propriei noastre „marginalități” materiale. Observațiile cosmologice actuale ne indică o structură a Universului în care materia barionică — cea din care suntem făcuți noi, stelele și tot ce este vizibil — reprezintă un modest aproximativ 5%. Restul este un teritoriu al umbrelor: aproximativ 25% este ocupat de materia întunecată, iar imensa pondere de 70% revine energiei întunecate, acea forță misterioasă care accelerează expansiunea spațiu-timpului.

Întrebarea care a bântuit fizica ultimelor decenii este: care ar putea să fie modelul matematic care descrie acest raport? Cum facem ca în model materia întunecată să fie de aproximativ cinci ori mai abundentă decât cea pe care o putem vedea? Stefano Profumo schimbă perspectiva clasică. El nu mai caută particule exotice singulare, neutrinii despre care am vorbit puțin în capitolul anterior, ci ne invită să privim către un întreg „sector oglindă” ce coexistă cu noi în aceeași textură a spațiu-timpului.

Din perspectiva relativității generale, acest „sector umbră” funcționează ca un univers paralel care locuiește în aceleași coordonate cu universul nostru. Nu este vorba despre o dimensiune suplimentară, ci despre o dublare a conținutului energetic al aceleiași varietăți pe care o descriem prin ecuațiile de câmp. În acest model, materia întunecată este rezultatul unei asimetrii termice primordiale: în timp ce universul nostru s-a răcit permițând formarea atomilor, sectorul oglindă s-a „congelat” mult mai rapid în structuri masive și dense, numite barioni întunecați.

Marea eleganță a teoriei este că raportul de 5:1 între cele două tipuri de materie rezultă natural din dinamica termică a acestui sector, fără a fi nevoie de constante introduse arbitrar.

Ceea ce fascinează în această abordare este revenirea la supremația Geometriei. Dacă materia obișnuită și materia oglindă nu comunică decât prin intermediul metricii, atunci universul vizibil este doar o peliculă fină care plutește peste un ocean de structuri invizibile. Galaxiile nu mai sunt insule izolate, ci structuri ancorate în „porturi” gravitaționale create de acest univers oglindă.

Spre deosebire de ipotezele clasice care descriu materia întunecată ca pe un gaz difuz de particule, modelul lui Profumo sugerează că aceasta se manifestă ca o populație de obiecte discrete și compacte. Aceasta oferă o cale unică de testare: efectul de microlentilă gravitațională. Când un astfel de obiect invizibil trece prin fața unei stele, el curbează lumina conform metricii Schwarzschild, trădându-și prezența prin amplificarea imaginii sursei. Deci lumina stelei este curbată suplimentar datorită materiei întunecate. Cum se ajunge la această simfonie a dedublării?

Pentru a obține rezultatele descrise, Profumo propune ca din punct de vedere matematic în partea dreaptă a ecuațiilor de câmp ale lui Einstein exprimate prin egalitatea „geometrie=materie”, să scriem „geometrie= materie+materie oglindă”. Metrica va depinde în mod esențial de adaosul de tip „materie oglindă”. Se obține descrierea matematică a unui univers în care traiectoria materiei barionice care urmează geodezicele este de fapt influențată de materia oglindă care a participat la „desenarea” geodezicelor. Celelalte consecințe de mai sus au o descriere matematică coerentă care permite predicții testabile prin experiment. Surpriza abia acum vine.

Există un corolar al acestei alegeri, o explicație pentru celălalt mare mister al fizicii universului, energia întunecată. Iată cum speculez eu că trebuie gândit. Putem să facem un raționament de tipul: dacă două universuri coexistă în aceeași varietate, energia de vid a spațiului s-ar putea modifica prin simpla lor suprapunere. Putem deci specula că energia întunecată nu este o substanță, ci o presiune reziduală — un „preț” energetic pe care spațiu-timpul îl plătește pentru a găzdui simultan ambele sectoare. Această tensiune constantă între fluctuațiile de vid ale celor două lumi devine chiar motorul care accelerează expansiunea Universului vizibil. Interpretarea energiei întunecate ca o „tensiune” între fluctuațiile de vid ale celor două sectoare oferă o explicație fizică pentru constanta cosmologică. În loc să fie o proprietate intrinsecă și inexplicabilă a spațiului gol, ea ar deveni o interacțiune de fundal între cele două realități suprapuse.

Suntem martorii unei schimbări de paradigmă în care fizica particulelor cedează locul unei cosmologii a structurilor compacte și a interacțiunilor geometrice. Universul oglindă ne forțează să acceptăm că realitatea este stratificată nu prin spațiu, ci prin interacțiune. Ideea că materia oglindă nu ocupă o dimensiune suplimentară ci locuiește în aceleași coordonate, este esențială. Aceasta transformă materia întunecată dintr-o „substanță străină” într-o „prezență geometrică”. Practic, materia barionică devine un „test particle” care simte potențialul gravitațional generat de o masă pe care nu o poate vedea, dar care dictează forma geodezicelor pe care noi circulăm.

Trăim, spune Profumo, într-un univers dual, unde jumătate din poveste este scrisă cu lumină, iar cealaltă jumătate — cea mai grea — este scrisă doar în limbajul curburii spațiu-timpului. Suntem pasageri pe o geodezică trasată de o materie pe care nu o vom putea atinge niciodată, dar a cărei îmbrățișare gravitațională menține coeziunea totului.

Iar această poveste nu ar fi fost posibilă fără ideea asta extraordinară a universului oglindă din universul nostru…