学者は、ビッグバンの前に時間が逆行するミラー・ユニバース（鏡像宇宙）が存在する可能性があると発表しました。この理論は、ダークマター（暗黒物質）と宇宙の始まりのビッグバン理論で言及された瞬間的に膨張（インフレーション）する問題を説明することができます。

科学ニュースWebサイト「Live Science」によると、物理学者は、この宇宙には基本的な三つの対称性―CPT対称性があるといいます。CPT対称性とは、電荷(Charge)、位置関係(parity)、時間(time)の変換を同時に行っても物理法則は変化しないという原理です。現代の物理学では「CPT対称性」は全ての物理現象において保持される基本的性質とされています。

1月22日に論文サイト「arXiv」で発表された研究は、この法則が宇宙の物質だけでなく、宇宙全体にも適用できることを提唱しています。これは、ミラーユニバースが存在する可能性があることを示唆しています。ジャーナル「Annals of Physics」はこの研究の投稿を受け入れました。この理論によれば、多くの興味深い結論を導き出すことができ、現在解決できない多くの問題に答えることができます。

まず、CPT対称の宇宙は、自然に膨張し、粒子で自身を満たしていくので、現在のビッグバン理論における「膨張」の段階は必要ありません。この段階は、宇宙の様々な素粒子が生成されている段階ですが、曖昧な部分で、多くの説明できない問題が存在しています。

次にこの理論では、宇宙にはもう一つのニュートリノが存在するはずです。現在、科学者たちは、ニュートリノには電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノの3種類があると考えています。しかし奇妙なことに、全てのニュートリノは「左巻き」です。

物質粒子はすべてスピンという回転をしていますが、進行方向に反時計回りに回るのが左巻きです。宇宙の他の粒子は、左巻きと右巻きがあるのに、右巻きのニュートリノがまだ見つかっていないことを、物理学者たちはずっと不思議に思っています。

CPT対称宇宙理論では、右巻きのニュートリノは存在するはずだとしています。その特性により、現在の物理実験では観察が不可能となり、宇宙の他の物質と相互作用するのは重力のみであると考えられています。

これは、物理学者がずっと探してきたダークマターの特徴に当てはまります。既存の理論から、宇宙には大量のダークマターがたくさんあると推測していますが、いまだにダークマターは発見されていません。

この研究は、CPT対称宇宙理論によると、宇宙には大量の右巻きのニュートリノが存在するはずで、言い換えれば、ダークマターが右巻きで、第4種類のニュートリノで構成されていると主張しています。

CPT対称性を宇宙全体に適用すれば、私たちの宇宙とは異なる別の宇宙、つまりミラーバースが存在する必要があります。「ビッグバンを中心とした、私たちの宇宙とは逆向きに存在している宇宙」が、ミラー・ユニバースとされています。

時間が逆方向に進んでいる宇宙なので、もちろん、直接観測するのは不可能です。しかし、間接的な実験を通じてこの理論を証明または反証することができます。そして、この理論が確認されると、既存の宇宙に対する研究にとって非常に重要となるでしょう。

まず、この理論では、もし、ミラー・ユニバースが存在している場合、既知の3種類のニュートリノは全てマヨラナ粒子になります。マヨラナ粒子の最大の特徴は粒子と反粒子が同一という特異な性質を持つ中性のフェルミ粒子であることです。普通の物質粒子とは異なり、例えば、電子の反粒子は陽電子です。現時点で、ニュートリノがマヨラナ粒子の特性を持っているかどうかはまだ判明されていません。

更に、ミラー・ユニバースが存在すれば、質量のないニュートリノがあるはずだと予測しました。ニュートリノの質量は非常に小さいですが、ゼロではありません。今のところ、ニュートリノの正確な質量は検出されていませんが、科学者たちはできる限りニュートリノの質量を正確に測定しようとしています。将来、ニュートリノの質量が確実に測定され、そして3種類のニュートリノとも質量が測定されれば、このCPT対称宇宙理論は成り立たなくなるでしょう。

最後に、上記のように、この理論は、ビッグバンの後に、爆発的に膨張する（インフレーション）段階は無く、粒子が自然に宇宙を満たしていると主張しています。これも検証可能です。ビッグバン理論では、インフレーションが起きた時、大量の重力波が放出されると考えられており、これは科学者が現在研究している分野でもあります。CPT対称宇宙理論が成り立つなら、初期宇宙からの重力波は存在しなくなります。もし、原始宇宙からの重力波がずっと検出できなければ、これはCPT対称宇宙理論を支持するもう一つの証拠となるでしょう。

（翻訳編集：季千里）