Forestil dig en verden næsten som din egen.
Alt fra galakser og stjerner til mennesker og dyr, men med en vigtig forskel – det hele er spejlvendt.
Jorden drejer den anden vej rundt om Solen, hjertet sidder i højre side af kroppen, og uret tikker afsted i den forkerte retning.
I de senere år har fysikere i hele verden, som svar på en række mystiske resultater fra forsøg, udviklet teorien om et spejlvendt univers.
Ifølge teorien er neutroner nøglen til at finde vej til denne omvendte verden.
De små atomare byggesten forsvinder nemlig tilsyneladende kortvarigt – og uforklarligt – i eksperimenter, og teorien er, at neutronerne smutter over i spejluniverset og bliver “spejlneutroner”.
Og to forskerhold, ét ved Oak Ridge National Laboratory i USA og ét ved European Spallation Source i Sverige, er i gang med at teste teorien med nye forsøg.
Hvis spejlneutronerne kan påvises, mener forskerne, at vi kan kommunikere med spejluniverset ved hjælp af neutroner.
Og hvis neutroner kan rejse mellem de to universer, mener fysikere samtidig, at vi har fundet forklaringen på det mystiske mørke stof, som ikke kan observeres med teleskoper, men udgør helt op mod 25 procent af universets masse.
Neutroners liv forundrer fysikere
Alt stof er opbygget af atomer, hvis kerner består af protoner og neutroner.
Neutronerne stabiliserer kernen. Uden neutroner ville alle atomkerner ud over brint være radioaktive.
Hverken stjerner, planeter eller liv ville eksistere.
Kernekræfterne holder protoner og neutroner sammen i atomkernen, men uden for kernen henfalder de fritsvævende neutroner og bliver til en proton, en elektron og en antineutrino – neutronerne “dør”.
Neutroners levetid tyder på spejlunivers
Neutroner henfalder i flaske
I flaske-eksperimentet måler forskere antallet af neutroner i en flaskelignende beholder, mens antallet løbende falder.
Målinger giver gennemsnit
Ud fra adskillige målinger udregnes derefter en gennemsnitlig levetid for neutronerne.
Neutroner henfalder i rør
I et andet eksperiment bliver neutroner bliver sendt igennem et rør og henfalder her til protoner.
Protoner afslører levetid
Antallet af protoner viser, hvor mange neutroner der er henfaldet. Sådan udregner forskerne neutronernes levetid.
Fysikere har længe prøvet at finde neutroners levetid med to metoder.
Den ene kaldes flaskemetoden, fordi fysikere samler neutroner i en flaskelignende beholder.
Herefter måler de med små tidsintervaller, hvor mange neutroner der er tilbage i flasken, og ud fra en række målinger kan de udregne en gennemsnitlig levetid for neutronerne.
Den anden teknik kaldes strålemetoden, fordi forskere sender en stråle af neutroner igennem et rør og måler, hvor mange protoner der dannes på vej gennem røret, og dermed hvor mange neutroner der henfalder.
Da forskerne kender rørets længde og neutronernes hastighed, kan de finde det præcise tidspunkt, hvor neutronerne henfalder.
De to metoder burde give samme levetid, for fysikken bag neutronhenfald er den samme uafhængigt af målemetoden.
Alligevel får fysikerne, efter mange forsøg gentaget mange steder, forskellige resultater.
Med flaskemetoden bliver levetiden 14 minutter og 39 sekunder – med strålemetoden 14 minutter og 48 sekunder.
Ni sekunder er nok til, at fysikere i hele verden tager afvigelsen meget alvorligt.
Der er kun cirka en milliontedel procents sandsynlighed for at få så stor en afvigelse ved et tilfælde.
Neutroner rejser mellem to spejlede universer
Neutroner rejser mellem vores univers og et spejlunivers, der begge ifølge teorien blev skabt af big bang. Spejluniverset indeholder spejlgalakser med spejlstjerner og spejlplaneter, hvor der kan være liv.
Big Bang skaber to universer
Big bang skaber alt, som siden bliver til både vores univers og et spejlunivers. Stjerner og planeter kan dermed også eksistere i det spejlede univers, og på nogle af disse planeter er der måske opstået liv, som kan kontaktes ved hjælp af neutroner.
Neutroner bor i begge universer
Ifølge teorien om spejlverdenen kan neutroner rejse mellem de to universer. En neutron i vores univers kan blive en del af spejluniverset som en slags “spejlneutron”, som ikke kan ses, men som alligevel kan påvirke vores univers. Fysikerne tester teorien ved at lave forsøg, hvor neutroner skal forsvinde ind i spejluniverset i et kort øjeblik.
Tyngdekraft kan være universets mørke stof
Når fysikerne måler på galakser i vores univers, kan de måle tyngdekraft af en masse stof, der ikke kan observeres med teleskoper. Dette kalder de for mørkt stof. Hvis teorien om spejluniverset er korrekt, kan det mørke stof være “spejlneutroner” i spejluniverset, hvis tyngdekraft påvirker vores univers.
Spejlteorien bliver født
Nogle fysikere mener, at de afvigende målinger af neutroners levetid skal forklares med en ny type fysik.
Deres teori lyder, at neutroner ikke altid henfalder og bliver til protoner, elektroner og antineutrinoer.
I stedet forsvinder de ind i en spejling af vores univers, som er usynligt for os, men eksisterer side om side med vores eget univers.
Her bliver neutronerne til “spejlneutroner”. Dét fænomen kan forklare den længere levetid målt med strålemetoden.
I stråleforsøget ved forskerne ud fra rørets længde og neutronernes hastighed, hvor mange neutroner der bør være i røret.
Antallet af protoner, der kommer ud, viser, hvor mange neutroner som henfalder.
Den mest sandsynlige henfaldstid er dét tidspunkt, hvor forskellen på antal neutroner og antal protoner er mindst.
Men forsvinder neutroner undervejs, bliver forskellen på de to større, og derfor går der længere tid, før målingerne viser tidspunktet med flest henfald.
Hvis teorien viser sig at holde stik, vil vi samtidig være tættere på at løse en af fysikkens største gåder: Hvad er mørkt stof?
Mørkt stof er fysikernes navn for partikler, vi ikke kan se, men som forskerne ved eksisterer, da de kan måle, at de påvirker vores univers.
Når astronomer måler lys, som galakserne udsender, stemmer det ikke med udregninger af deres masser.
Ifølge lysmålingerne burde galakserne være tungere for at bevæge sig, som de gør.
Den ekstra masse, der får ligningen til at gå op, er mørkt stof.
Hvis neutroner kan smutte over i spejluniverset og blive til spejlinger af sig selv, kan de meget vel være det mørke stof.
Mørkt stof skulle så bestå af neutroner, som rejser mellem vores univers og spejluniverset og påvirker begge steder med deres tyngdekraft.
Leah Broussand vil bevise teorien over spejluniverset med et eksperiment, hvor neutroner skydes gennem en tyk mur.
Eksperimenter skal se bag spejlet
Skal teorien om det spejlede univers accepteres, må den efterprøves, og det arbejde er to forskerhold netop gået i gang med.
Ved Oak Ridge National Laboratory i USA vil fysikere skyde neutroner mod en tyk mur, som de ikke burde kunne slippe forbi.
Hvis nogle neutroner alligevel opfanges af en detektor på den anden side, kan det være, at de er oscilleret til det spejlvendte univers for så at vende tilbage.
Kun neutroner, der når at oscillere frem og tilbage, mens de passerer muren, vil blive målt i detektoren.
Forskerne vil med et magnetfelt prøve at påvirke neutronerne og se, om man også kan styre, hvor mange der slipper igennem.
Ved European Spallation Source i Sverige vil fysikere måle, om neutroner kan blive til antineutroner.
Det er normalt ikke muligt at danne antineutroner ud fra neutroner alene.
Antineutroner er kun skabt efter kollisioner af andre partikler, for eksempel protoner og antiprotoner.
Men hvis spejluniverset findes, kan neutronerne måske oscillere over i spejluniverset og komme tilbage hertil i form af antineutroner.
Big bang dannede to universer
Spejluniverset er dannet i samme big bang som os og har parallelt med vores verden udvidet sig og dannet atomer og galakser med stjerner og planeter.
Derfor eksisterer liv sandsynligvis også i spejlverdenen.
Nogle forskere mener, at vi kan kommunikere med spejluniverset ved at sende beskeder kodet i neutroner, som potentielt intelligent liv på den anden side kan besvare ved hjælp af spejlneutroner.
Andre forskere har større planer og vil bygge en reaktor, der udvinder energi af antineutroner fra spejluniverset.
Energien fra en sådan reaktor vil være 1000 gange kraftigere end en lige så stor atomreaktor, så spejluniverset kan måske give os al den energi, der nogensinde bliver brug for.