منذ أواخر القرن العشرين ، كان علماء الفلك على دراية بالبيانات التي تشير إلى أن الكون لا يتوسع فحسب ، بل يتوسع بمعدل متسارع. وفقًا للنموذج المقبول حاليًا ، يرجع هذا التوسع المتسارع إلى الطاقة المظلمة ، وهي قوة دافعة غامضة تشكل حوالي 73٪ من كثافة الطاقة في الكون. الآن ، كشفت دراسة جديدة عن نظرية بديلة: أن توسع الكون يرجع في الواقع إلى العلاقة بين المادة والمادة المضادة. وفقًا لهذه الدراسة ، تتنافر المادة والمادة المضادة جاذبية بعضهما البعض وتخلق نوعًا من 'الجاذبية المضادة' التي يمكن أن تلغي الحاجة إلى الطاقة المظلمة في الكون.
بدأ ماسيمو فيلاتا ، وهو عالم من مرصد تورين في إيطاليا ، الدراسة بافتراضين رئيسيين. أولاً ، افترض أن كلاً من المادة والمادة المضادة لها كتلة موجبة وكثافة طاقة. تقليديا ، يتم تحديد تأثير الجاذبية للجسيم فقط من خلال كتلته. تشير قيمة الكتلة الموجبة إلى أن الجسيم سوف يجذب الجسيمات الأخرى بقوة الجاذبية. وفقًا لافتراض فيلاتا ، ينطبق هذا أيضًا على الجسيمات المضادة. لذلك تحت تأثير الجاذبية ، تجذب الجسيمات جزيئات أخرى والجسيمات المضادة تجذب الجسيمات المضادة الأخرى. ولكن ما نوع القوة التي تحدث بين الجسيمات والجسيمات المضادة؟
لحل هذا السؤال ، احتاج Villata إلى تأسيس الافتراض الثاني - أن النسبية العامة هي CPT ثابتة. هذا يعني أن القوانين التي تحكم جسيم المادة العادي في مجال عادي في الزمكان يمكن تطبيقها بشكل متساوٍ على السيناريوهات التي يتم فيها عكس الشحنة (الشحنة الكهربائية وأرقام الكم الداخلية) والتكافؤ (الإحداثيات المكانية) والوقت ، كما هو الحال بالنسبة للمادة المضادة . عند عكس معادلات النسبية العامة في تهمة التكافؤ والوقتإماالجسيمأوالمجال الذي يسافر فيه الجسيم ، والنتيجة هيتغيير التوقيعفي مصطلح الجاذبية ، مما يجعلها سالبة بدلاً من موجبة وتعني ضمنيًا ما يسمى بالجاذبية المضادة بين الاثنين.
استشهد فيلاتا بالمثال الغريب لسقوط تفاحة على رأس إسحاق نيوتن. إذا سقطت تفاحة على جسم مضاد للأرض ، فسوف يجذب الاثنان وسيضرب التفاحة المضادة لنيوتن على رأسه ؛ ومع ذلك ، لا يمكن لمضاد التفاح أن 'يسقط' على الأرض القديمة العادية ، والتي تتكون من مادة قديمة عادية. بدلاً من ذلك ، سوف يطير مضاد التفاحة بعيدًا عن الأرض بسبب تغير علامة الجاذبية. بعبارة أخرى ، إذا كانت النسبية العامة ، في الواقع ، ثابتة CPT ، فإن الجاذبية المضادة قد تتسبب في تنافر الجسيمات والجسيمات المضادة بشكل متبادل. على نطاق أوسع ، يدعي فيلاتا أن الكون يتمدد بسبب هذا التنافر القوي بين المادة والمادة المضادة.
ماذا عن حقيقة أنه من المعروف أن المادة والمادة المضادة تقتلان بعضهما البعض؟ حل فيلاتا هذه المفارقة بوضع المادة المضادة بعيدًا عن المادة ، في الفراغات الهائلة بين عناقيد المجرات. يُعتقد أن هذه الفراغات نشأت عن تقلبات سلبية صغيرة في مجال الكثافة البدائية ويبدو أنها تمتلك نوعًا من الجاذبية المضادة ، مما يؤدي إلى صد كل المواد بعيدًا عنها. بالطبع ، السبب الذي يجعل الفلكيين لا يرصدون فعليًا أي مادة مضادة في الفراغات لا يزال في الهواء. على حد تعبير فيلاتا ، 'هناك أكثر من إجابة واحدة محتملة ، والتي سيتم التحقيق فيها في مكان آخر'. يظهر البحث في طبعة هذا الشهر من Europhysics Letters.