Painovoima-aaltojen opiskelu voi auttaa löytämään muita ulottuvuuksia
Jos muita ulottuvuuksia on olemassa, niin ne ilmenevät painovoima-aaltojen kautta, sanovat fyysikot Saksan Max Planck -instituutista.
He suorittivat laskelmia, jotka osoittavat tarkalleen, kuinka painovoima-aaltojen tulisi toimia, jos universumin muita ulottuvuuksia todella on. Ja he ehdottavat sarjan kokeita, jotka todistavat tai kiistävät nämä oletukset.
Uusi hypoteesi tarjoaa ratkaisun myös yhdelle nykyaikaisen fysiikan tärkeimmistä mysteereistä - miksi painovoima on heikompaa kuin muut luonnon perusvoimat. Siksi uusi teoria ehdottaa, että painovoima "vuotaa" muihin ulottuvuuksiin, joita emme ole vielä tallentaneet.
Fyysikko Gustavo Lucena Gomez uskoo, että painovoima-aallot voivat olla avain maailmankaikkeuden ymmärtämiseen
Koko kuva
Mainosvideo:
Ensi silmäyksellä maailmankaikkeus vaikuttaa melko loogiselta, kun sitä tarkastellaan neljänä ulottuvuutena - pituuden, leveyden ja korkeuden sekä ajan suhteen. Teoreettiset fyysikot ovat kuitenkin jo kauan ennakoineet, että voi olla muita ulottuvuuksia. Erityisesti kuuluisassa joustoteoriassa oletetaan, että ulottuvuuksia on 10.
Hiukkaskokeet osoittavat, että perinteisestä mallista puuttuvat kuusi ulottuvuutta voisivat auttaa ymmärtämään paremmin joitain prosesseista.
Lisäksi jousiteoriaa ei ole helppo hylätä, koska se lupaa sovinnon klassisen ja kvanttifysiikan välillä.
Jousteteoria viittaa siihen, että kvarkit - pienimmät hiukkaset, jotka voimme havaita - koostuvat tosiasiallisesti vielä pienemmistä hiukkasista - energiahiukkasista, jotka näyttävät väriseviltä kieliltä.
Juuri nämä "jouset" voivat selittää voimien luonteen, jotka ovat perustavanlaatuisia maailmankaikkeudessa, mutta joita ei ole saatu tulkintaa nykyfysiikassa. Esimerkiksi painovoima, sähkömagneettisuus ja ydinvuorovaikutus.
Suurin ongelma on, että "merkkijonojen" matemaattinen kuvaus sisältää vähintään 10 fyysistä ulottuvuutta. Ja moderni tiede ei ole vielä pystynyt löytämään yhtä uutta ulottuvuutta.
Uudet haut
Gustavo Lucena Gomez ja David Andriot Max Planckin painovoimafysiikan instituutista Potsdamissa, Saksassa, esittivät teorian, jonka mukaan painovoima-aallot voivat todistaa muiden ulottuvuuksien olemassaolon.
Albert Einstein ennusti näiden aaltojen olemassaoloa, jotka edustavat avaruus-ajan pulsaatiota. Vuonna 2015 ne löysivät LIGO-projektin tutkijat, joiden laboratoriot sijaitsevat Louisianassa ja Kaliforniassa.
Einsteinin ennustamat painovoima-aallot tallennettiin vuonna 2015 / California Institute of Technology
Painovoima-aallot kulkevat avaruusajan läpi valon nopeudella, mikä johtaa tähtien räjähdyksiin ja mustien reikien sulautumiseen.
On loogista olettaa, että painovoima-aaltoja on kaikissa ulottuvuuksissa maailmankaikkeudessa, Gomez selittää.
Tämän lähtökohdan perusteella Gomez ja Andriot loivat matemaattisen mallin, joka kuvaa, kuinka muiden mittausten tulisi vaikuttaa gravitaatioaaltoihin.
Ensinnäkin he uskovat, että ylimääräiset ulottuvuudet voivat ilmetä korkean taajuuden gravitaatioaaltojen kautta. Toiseksi, eri ulottuvuuksissa, painovoima-aaltoilla tulisi olla erilaisia vaikutuksia maailmankaikkeuden "kudoksen" venymiseen.
"Jos universumissamme on ylimääräisiä ulottuvuuksia, ne voivat venyttää avaruus-aikaa tavalla, jota tavalliset painovoima-aallot eivät voi", Gomez selittää.
Hypoteesin ensimmäisen osan testaamiseksi tarvitaan erittäin herkkiä laitteita. Tuhannet kertaa tarkempia kuin LIGO-laboratoriot, jotka havaitsivat painovoima-aaltoja.
Samanaikaisesti tällaisten laitteiden kanssa ei ole vaikeaa varmistaa, että vaaditun taajuuden gravitaatioaallot löytyvät, tutkimuksen kirjoittajat korostavat, koska mikään tunnettu astrofysiikan prosessi ei voi emittoida niin korkean taajuuden gravitaatioaaltoja.
Jos sellaisia aaltoja löytyy, se on uuden aikakauden alku fysiikassa, Gomezin osavaltiossa ja Andriotissa.
Toinen haluttu tekijä, joka todistaa muiden ulottuvuuksien olemassaolon, on gravitaatioaaltojen ns. "Hengitysmuoto". Saatavilla olevien mittausten kannalta joidenkin gravitaatioaaltojen liikkeen piirteiden pitäisi näyttää olevan poikkeavuuksia, tutkimuksen kirjoittajat ovat varmoja.
Tutkijat aikovat pyytää tukea laboratorioilta, joilla on LIGO-ilmaisimet saman hiukkaskokeen havaitsemiseksi reaaliajassa.
"Teoriassa" hengitysmuoto "muodonmuutos muuttaa tilan-aikaa tietyllä tavalla, mikä on selvä merkki muiden ulottuvuuksien olemassaolosta", työn kirjoittajat huomauttavat.
Lisäksi muiden ulottuvuuksien esiintyminen voisi selittää, miksi painovoima on luonnon perustaisinta voimaa. Jos painovoima esiintyy kaikissa ulottuvuuksissa, sen on oltava heikko voima, koska näemme siitä vain pienen osan - sen, joka on meille näkyvissä olevissa neljässä ulottuvuudessa, tutkijat toteavat.
Muiden ulottuvuuksien olemassaolo voi olla modernin fysiikan pyhä Graali, jota tutkijat ovat etsineet niin kauan ja jatkuvasti. Muut mittaukset voisivat johtaa yhtenäisen maailmankaikkeuden teorian luomiseen, joka sovittaisi kvantikenttäteorian suhteellisuusteoriaan.
Tällaisessa maailmankaikkeudessa ovat mahdollista sekä antigravitaatio että liikkeet, joiden nopeus on suurempi kuin valonopeus.
Siksi gravitaatioaaltojen luonteen tutkiminen on äärimmäisen tärkeää futurismin kolumnisti Karla Lantin mukaan.