Max Planckin painovoimafysiikan instituutin tutkijat ovat päättäneet, että painovoima-aaltojen on oltava merkkijono-teorian ennakoimien avaruuden ylimääräisten mittojen jäljennöksiä.
1900-luku antoi maailmalle kaksi suurta fyysistä teoriaa - yleisen suhteellisuusteorian (GR) ja kvantimekaniikan. Ensimmäinen käsittelee tilaa, aikaa ja painovoimaa. Hän selittää esimerkiksi, miksi kellot juoksevat hiukan hitaammin maan pinnalla kuin kiertoradalla. Tällaiset ominaisuudet on otettava huomioon GPS- ja GLONASS-järjestelmiä luotaessa. Yleinen suhteellisuusteoria käsittelee myös mustia reikiä ja muita mielenkiintoisia asioita.
Kvanttimekaniikka on tiede aineiden pienimpien ainesosien, kuten elektronien, käyttäytymisestä. Siitä tuli kaiken nykyaikaisen elektroniikan perusta, joka antoi meille tietokoneita, matkapuhelimia ja yleensä kaiken, mikä on älykkäämpää kuin hehkulamppu.
Näillä kahdella teorialla on valitettava virhe: ne eivät ole yhteensopivia keskenään. Jos sovellamme niitä samaan esineeseen, silloin yleinen suhteellisuusteoria kertoo yhden ja kvantimekaniikka sanoo toisen, ja ristiriitaa ei voida millään tavalla poistaa. Tämä ei ole niin tärkeätä käytännössä, koska yleisen suhteellisuussuhteen vaikutukset ovat havaittavissa vain hyvin massiivisissa kappaleissa (planeetat, tähdet, mustat aukot) ja kvanttiefektit - hyvin pienissä (alkuainepartikkelit). Mutta fyysikot ovat pitkään olleet huolissaan aikamme kahden suurimman fyysisen teorian yhteensopimattomuudesta. Tästä syystä tutkijat etsivät täydellisempää teoriaa, joka “sovittaa yhteen” kvanttimekaniikan ja yleisen relatiivisuuden suhteen ja kuvaa myös mikro- ja makrokosmosta yhtenäisiä lakeja käyttämällä.
Kuuluisin ehdokas tähän rooliin on joustoteoria. Se todella näyttää, kuinka voit poistaa ristiriidan ja yhdistää nämä kaksi teoriaa. Mutta sillä on haittansa: toisin kuin yleinen suhteellisuusteoria ja kvanttimekaniikka itse, se uhmaa itsepintaisesti kokeellista todentamista. Fyysikot vitsailevat katkerasti, että he kokeilevat jousuteoriaa, jos heillä olisi galaksin kokoinen kiihdytin.
Kuten David Andriot ja Gustavo Lucena Gómez Saksan Max Planck -instituutiosta ovat havainneet, tällaista jättiläiskonetta ei ehkä tarvita. Jousteoriasta voidaan saada vahvistus tarkkailemalla painovoima-aaltoja - hämmästyttävä ilmiö, jonka teoreetikot ovat pitkään ennustaneet, mutta jotka kokeellisesti löydettiin vasta vuonna 2015.
Muistakaamme, että eräät grandioosit prosessit, esimerkiksi mustien reikien törmäykset, häiritsevät painovoimakenttää ja aallot kulkevat sitä pitkin. Tästä lähtien kaikki painovoima-aaltoon tarttuneet esineet alkavat heilahtaa sen kanssa ajoissa. Nämä vaihtelut ovat liian pieniä huomataksesi paljaalla silmällä. Lisäksi tavallisessa elämässä ne katoavat kokonaan kadulla kulkevan auton tai naapurin siirtämän kaapin tärinältä. Mutta erityisesti tätä tarkoitusta varten luodut erittäin herkät ilmaisimet, jotka ovat piilossa syvässä maana ja erittäin suojattu kaikilta vierailta värähtelyiltä, voivat poimia painovoima-aallon, mikä tapahtui ensimmäistä kertaa kaksi vuotta sitten.
Mutta kuten käy ilmi, he eivät pysty antamaan vain tätä tulosta. Andrion ja Gomezin havaintojen mukaan painovoima-aaltojen tarkkailu voisi tukea jousuteoriaa. Tosiasia on, että tämän teorian mukaan tila ei ole lainkaan kolmiulotteinen - se on yhdeksänulotteinen. Emme huomaa kuutta ylimääräistä ulottuvuutta, koska ne ovat liian pieniä. Joten peili näyttää meiltä sileä, vaikka sen pintaan kannattaa katsoa mikroskoopin avulla, ja näemme siinä kokonaiset "vuoristot" ja "rotot".
Mainosvideo:
Painovoima-aaltojen, kuten uuden teoksen kirjoittajat osoittavat, täytyy”tuntea” nämä ylimääräiset ulottuvuudet. Jos niitä esiintyy painovoima-aalloissa, pitäisi ilmetä erityinen rytmi, jota he kutsuvat "hengitysmoodiksi". Jos ilmaisimet havaitsevat "hengityksen", niin tämä on ensimmäinen kokeellinen vahvistus jousiteorialle. Lisäksi joukon korkeataajuisia signaaleja tulisi ilmestyä, samoin kuin useat äkilliset korkean äänen äänet - eräänlainen "huutaa" tai "huutaa", että ylimääräiset mitat kertovat itsestään.
Kuten tutkimuksen kirjoittajat huomauttavat, LIGO-ilmaisinparista puuttuu herkkyys "hengitysmoodin" havaitsemiseksi. Mutta Italiassa kolmas ilmaisin, VIRGO, on parhaillaan päivittämässä. Se alkaa toimia täydellä kapasiteetilla vuonna 2018, ja sitten ehkä painovoima-aaltojen “hengitys” tallennetaan. Lisämittausten toisen merkin - korkean taajuuden signaalien - suhteen niiden havaitseminen vaatii valitettavasti uuden ilmaisimen luomista, koska nykyiset laitteet on suunniteltu tutkimaan matalataajuisia eikä korkeataajuisia signaaleja.
Tieteellinen artikkeli tutkimuksen tuloksista julkaistiin Journal of Cosmology and Astroparticle Physics -lehdessä.
