Вперше гіпотеза дзеркальної матерії була чітко сформульована у статті Ігоря Кобзарєва, Лева Окуня та Ісаака Померанчука, опублікованій у 1966 році.
З легкої руки Льюїса Керролла Задзеркальем називають чарівну країну, яка знаходиться по той бік дзеркала і існує лише в людській уяві. Однак сучасні фізики цілком серйозно говорять про наявність дзеркального світу або, що точніше, дзеркальної матерії. І якщо її знайдуть, стара казка в якомусь сенсі стане колишньою.
До 1966 року було відомо, що при розпаді каонів СР-симетрія не дотримується. Автори показали, що цю симетрію можна в певному сенсі зберегти (або, вірніше, узагальнити), якщо припустити, що кожній частинці відповідає дзеркальна частинка з такими ж фізичними характеристиками. Для цього вони постулювали симетрію щодо перетворення СРА, де операція А якраз і замінює частинку її дзеркальним партнером (буква А - нагадування про керроллівську Алісу). Інша можливість, відзначена Кобзарєвим, Окунем і Померанчуком, полягає в тому, що спільними для нашої і дзеркальної матерії можуть бути нейтрино. Пізніше Лев Окунь опублікував десяток статей, де розглядав різні можливі зв'язки між звичайною і дзеркальною матерією і пропонував експерименти, які дозволили б їх виявити.
Дзеркальне відображення
Дзеркальну матерію іноді плутають з антиматерією, хоча це зовсім різні поняття. Частинки та античастинки відрізняються знаком електричного заряду, а дзеркальні частинки - дзеркальним перетворенням системи координат. При цьому дзеркальне відображення перетворює імпульс частинки (частинка рухається на протилежний бік), але не зачіпає її спин («обертання» відбувається в тому ж напрямку). Дзеркальна симетрія можлива не для всіх частинок: наприклад, у вільних електронів, протонів, нейтронів, фотонів проекція спину на напрямок імпульсу з рівною ймовірністю може бути і позитивною, і негативною, в той час як у нейтрино імпульс може бути спрямований тільки протилежно спину.
Гіпотетичні дзеркальні частинки існують не десь у паралельному Всесвіті, а в нашому просторі. Вони пов'язані один з одним своїми власними взаємодіями, які не поширюються на частинки нашої матерії, так само як наші взаємодії не сприймаються частинками задзеркалля. Звідси випливає, що в принципі можуть існувати дзеркальні галактики, зірки і планети (в тому числі і населені), які не можна вгледіти ні в один телескоп. Зареєструвати дзеркальну матерію можна лише одним способом - гравітаційними полями, оскільки вона звичайним чином притягується до матерії нашого світу.
У 1970-х роках зусилля фізиків-теоретиків були в основному спрямовані на розробку Стандартної моделі елементарних частинок, і гіпотеза дзеркальних частинок якось відсунулася в тінь. Потім інтерес до неї відродився, і про її нинішній стан «TechInsider» розповів професор теоретичної фізики Мерілендського університету Рабіндра Мохапатра: "Фізики повернулися до дзеркальних частинок з двох причин. У минулому десятилітті зміцнилися позиції гіпотези темної матерії, і почала обговорюватися можливість існування так званих стерильних нейтрино. Такі нейтрино підкоряються закону тяжіння, але не беруть участі ні в сильному, ні в електромагнітному, ні в слабкому взаємодіях. У цьому контексті в 1995 році австралійські теоретики Фут і Волкас і незалежно від них я і грузинський фізик Зураб Бережіані (він зараз працює в Італії) припустили, що дзеркальні частинки реально існують і проявляють себе в стерильних нейтрино і темній матерії. Багато наших колег визнали, що ця ідея заслуговує обговорення. Виникає природне питання - як виявити дзеркальні частинки або їх скупчення? Якщо існують, скажімо, зірки з дзеркальної матерії, вони видадуть свою присутність тільки тяжінням. Його можна виявити за допомогою ефекту гравітаційного лінзування, але поки це ще нікому не вдалося. Однак є й інша можливість, яку ми зі співавторами обговорюємо в нещодавно опублікованій статті. Є підстави думати, що наші фотони можуть дуже незначно перемішуватися з фотонами дзеркального сектора. Ця обставина в принципі відкриває шлях до реєстрації дзеркальних частинок ".
Дзеркальні частинки пов'язані між собою своїми власними електромагнітним, сильним і слабким взаємодіями, які не поширюються на частинки нашого світу. Тому єдиний для нас спосіб зареєструвати дзеркальну матерію - за допомогою гравітації (наприклад, використовуючи ефект гравітаційного лінзування).
Згідно з однією з теорій, незабаром після народження нашого Всесвіту всі дзеркальні частинки, за винятком найлегших, розпалися. Ті, хто вижив, можуть формувати космічні скупчення, що проявляють себе як гало темної матерії. Проте, згідно з цим сценарієм, дзеркальних зірок і дзеркальних планет не існує - для них просто не вистачить будівельного матеріалу.