Jos haluamme löytää ylimääräisiä ulottuvuuksia universumistamme, ts. Joiden olemassaoloa niin sanottu jousiteoria yrittää selittää meille, meidän pitäisi kääntää huomio gravitaatioaaltoihin. Koska ne voivat olla avain löytöjään, fyysikot sanovat.
Näin voit kuvata lyhyesti uuden hypoteesin ajatuksen, jolla yritetään löytää vastaus ratkaisematta olevaan fysiikan arvoitukseen: miksi painovoima on tosiasiassa heikompi kuin maailmankaikkeuden muut perusvoimat? Uuden hypoteesin mukaan painovoiman "vuoto" johtaa vain muihin ulottuvuuksiin, jotka olemme vielä löytämättä.
"Muiden ulottuvuuksien mahdollisuudesta on keskusteltu jo jonkin aikaa ja täysin erilaisista näkökulmista", sanoo Emilian Dudas, Pariisin Ecole Polytechnique.
"Painovoima-aallot puolestaan voisivat olla avain näiden ylimääräisten ulottuvuuksien löytämiseen."
Ajatus neljästä ulottuvuudesta on nyt laajalti hyväksytty - kolme alueellista (pituus, leveys, korkeus) ja yksi ajallinen (aika). Tietojemme siitä, kuinka aine käyttäytyy pienimmissä mittakaavoissa, sisältää kuitenkin monia aukkoja, jotka kuusi ylimääräistä ulottuvuutta voisivat täyttää. Tämä on joustoteorian mielipide, jonka mukaan kaikkea maailmankaikkeudessa voisi olla paljon helpompaa ymmärtää ja selittää, jos olemme yhtä mieltä kymmenen ulottuvuuden olemassaolosta. Lisäksi jousteteoriaa pidetään todennäköisimmänä tapana lopulta täyttää aukot klassisen ja kvanttifysiikan välillä, ja siitä tulee tulevaisuuden kvanttigravitaation teorian perusta.
Tämän teorian mukaan kvarkit, pienimmät ainepartikkelit, jotka pystymme havaitsemaan, voivat koostua jopa pienemmistä hiukkasista - energian yhden ulottuvuuden kuiduista, jotka käyttäytyvät kuin värisevät jouset. Tutkijat ovat erittäin kiinnostuneita näistä "jousista" yhdestä yksinkertaisesta syystä. Uskotaan, että he kykenevät tekemään sen, mitä nykyaikainen fysiikkamme ei kykene, nimittäin kuvaamaan tarkasti kaikkia meille tiedossa olevia perusteellisimpia voimia, mukaan lukien painovoima, sähkömagneetismi ja ydinvoimat. Ne voivat myös auttaa meitä ymmärtämään miksi maailmankaikkeus edelleen kasvaa. Suurin (ja ehkä ainoa merkittävä) ongelma on kuitenkin se, että ne (jouset) vaativat vähintään 10 ulottuvuutta matemaattiseen perusteluunsa. Ja ongelma on, että emme ole edes päässeet lähelleavata yhden ylimääräisen.
Siitä huolimatta fyysikot Gustavo Lucena-Gomez ja David Andriot Saksan Max Planckin fysiikan instituutista ovat vakuuttuneita siitä, että meillä on toivoa näiden ylimääräisten ulottuvuuksien löytämisestä. Ja tämä toivo on suuren Einsteinin kauan sitten ennustama painovoima-aalto, jonka nykyaikaiset tutkijat ovat vahvistaneet vasta äskettäin.
Gravitaatioaalloista tuli yksi viime vuoden kuumin aihe, kun LIGOn fyysikot - kaksi jättiläistä observatorioa, jotka sijaitsevat Yhdysvaltain Louisiana ja Kalifornia - osavaltioissa - ilmoittivat ensimmäistä kertaa löytäneensä suoraa näyttöä ns. Avaruus-ajan väreilyjen olemassaolosta, joka on noin 100 vuosia sitten Einstein ennustaa. Nämä aallot kulkevat avaruusajan läpi valon nopeudella ja ovat seurausta eräistä maailmankaikkeuden katastrofaalisimmista tapahtumista, kuten mustien reikien sulautumisesta tai räjähtävistä tähtiistä. Ne kykenevät ohittamaan ja vaikuttamaan siten kaikkiin maailmankaikkeudessa tunnettuihin ulottuvuuksiin ja todennäköisesti jopa niihin, joita emme vielä pysty havaitsemaan.
Mainosvideo:
"Jos maailmankaikkeudessa on ylimääräisiä ulottuvuuksia, olisi loogista olettaa, että painovoima-aaltoja on kaikissa näissä ulottuvuuksissa", kommentoi Gomez.
Gomez ja Andriot kehittivät matemaattisen mallin, joka kuvaa gravitaatioaaltojen oletettuja vaikutuksia mittauksiin ja yksilöi kaksi avaintekijää. Ensinnäkin tutkijoiden mukaan ylimääräiset ulottuvuudet voivat ilmetä korkeataajuisten gravitaatioaaltojen ansiosta. Toiseksi, eri ulottuvuuksissa, painovoima-aaltoilla tulisi olla erilaisia vaikutuksia maailmankaikkeuden "kudoksen" venymiseen.
Tutkijoiden mukaan ensimmäisessä tapauksessa havaitseminen vaatisi laitteita, jotka ovat tuhansia kertoja herkempiä kuin sama LIGO.
”Emme ole vielä tavanneet astrofysikaalisia prosesseja, jotka luovat painovoima-aaltoja, joiden taajuus on paljon suurempi kuin 1000 Hz, ja siksi, sopivalla, erittäin tehokkaalla ja herkällä ilmaisimella, ymmärrämme heti, mitä olemme todistamassa. Tällaisen tason taajuuksien määrittäminen voisi vihjata uuden fysiikan löytämiselle.
Ja toinen tapaus vaatii fyysikoita tutkimaan epätavallisia muutoksia "tavallisten painovoima-aaltojen" (ts. Sellaisten, jotka voimme nyt määrittää) ja niiden, joilla olisi ollut gravitaatioaaltoja muista ulottuvuuksista, vaikutuksiin avaruusaikaan.
"Avaruusajan muodonmuutos esitetään tietyssä, erottuvassa muodossa" - sanovat tutkijat.
Newsweek-tieteellinen kolumnisti Hannah Osborne suhtautuu optimistisemmin mahdollisuuteen havaita lisäulottuvuuksia niiden vaikutuksen vaikutuksesta painovoimaaaltoihin. Hänen mukaansa tarvitaan detektori, jonka herkkyysaste on kolme LIGO-laboratoriota kerralla ja joka toimii kokonaisuutena. Osborne uskoo, että "tällainen tekniikka tulee saataville lähitulevaisuudessa."
Muiden ulottuvuuksien olemassaolo voi olla hyvin vastaus nykyajan fysiikkaan, jota tutkijat ovat etsineet niin kauan ja jatkuvasti. Muut mittaukset voisivat johtaa yhtenäisen maailmankaikkeuden teorian luomiseen, joka sovittaisi kvantikenttäteorian suhteellisuusteoriaan.
Monet tutkijat ovat samaa mieltä ylimääräisten ulottuvuuksien olemassaolon todennäköisyydestä. Esimerkiksi teoreettinen fyysikko Bobby Acharia (King's College London) uskoo, että maailmankaikkeus on paljon monimutkaisempi kuin ensi silmäyksellä näyttää ja että kaikki siihen voi piiloutua. Hän uskoo lisäulottuvuuksiin, mutta on hyvin tietoinen siitä, että nykyinen tekniikan taso ei salli niiden löytämistä.
”Jotta voit luoda ja jakaa painovoima-aaltoja muihin ulottuvuuksiin, tarvitset valtavan määrän energiaa. Vaikka onnistutkin luomaan aaltoja, jotka vuotavat muihin ulottuvuuksiin, asteikko on niin pieni, että painovoima-aaltojen taajuus on tässä tapauksessa erittäin korkea, paljon korkeampi kuin LIGO: n gravitaatioaaltodetektorin nykyiset havaitsemiskyvyt.
NIKOLAY KHIZHNYAK