Proučevanje gravitacijskih valov vam lahko pomaga najti druge dimenzije
Če obstajajo druge dimenzije, potem se manifestirajo skozi gravitacijske valove, pravijo fiziki iz nemškega inštituta Maxa Plancka.
Izvedli so izračune, ki natančno kažejo, kako naj se obnašajo gravitacijski valovi, če resnično obstajajo druge dimenzije v vesolju. In predlagajo izvedbo vrste eksperimentov, ki bodo te domneve dokazali ali ovrgli.
Nova hipoteza ponuja tudi rešitev ene najpomembnejših skrivnosti sodobne fizike - zakaj je gravitacija šibkejša od ostalih temeljnih sil narave. Nova teorija torej kaže, da gravitacija "pušča" v druge dimenzije, ki jih še nismo zabeležili.
Fizik Gustavo Lucena Gomez verjame, da so gravitacijski valovi lahko ključ za razumevanje vesolja
Celotna slika
Promocijski video:
Vesolje se na prvi pogled zdi povsem logično, če ga gledamo v smislu štirih dimenzij - dolžine, širine in višine ter časa. Vendar so teoretični fiziki že dolgo napovedovali, da lahko obstajajo tudi druge dimenzije. Zlasti znana teorija strun predpostavlja, da obstaja 10 dimenzij.
Poskusi z delci kažejo, da bi šest dimenzij, ki jih manjka v tradicionalnem modelu, lahko pomagalo bolje razumeti nekatere procese.
Poleg tega teorije strun ni enostavno zavreči, saj obljublja usklajevanje med klasično in kvantno fiziko.
Teorija strun kaže, da so kvarki - najmanjši delci, ki jih lahko zaznamo - pravzaprav sestavljeni iz še manjših delcev - energijskih delcev, ki so videti kot vibrirajoči struni.
Prav ti "nizi" lahko razložijo naravo sil, ki so temeljne v vesolju, vendar v moderni fiziki niso dobili razlage. Na primer gravitacija, elektromagnetizem in jedrska interakcija.
Glavna težava je, da matematični opis "strun" vključuje vsaj 10 fizikalnih dimenzij. A sodobna znanost še ni uspela najti nobene nove dimenzije.
Nova iskanja
Gustavo Lucena Gomez in David Andriot z Inštituta Maxa Plancka za fiziko gravitacije v Potsdamu v Nemčiji sta predstavila teorijo, da lahko gravitacijski valovi dokažejo obstoj drugih dimenzij.
Albert Einstein je napovedal obstoj teh valov, ki predstavljajo pulzacijo prostora-časa. Leta 2015 so jih našli raziskovalci pri projektu LIGO, katerega laboratoriji so v Louisiani in Kaliforniji.
Gravitacijski valovi, ki jih je napovedoval Einstein, so bili zabeleženi leta 2015 / Kalifornijski tehnološki inštitut
Gravitacijski valovi potujejo skozi vesolje in čas s svetlobno hitrostjo, kar ima za posledico eksplozije zvezd in spajanje črnih lukenj.
Logično je domnevati, da gravitacijski valovi obstajajo v vseh dimenzijah vesolja, razlaga Gomez.
Na podlagi te premise sta Gomez in Andriot ustvarila matematični model, ki je opisal, kako naj druge meritve vplivajo na gravitacijske valove.
Prvič, verjamejo, da se lahko dodatne dimenzije manifestirajo s pomočjo visokofrekvenčnih gravitacijskih valov. Drugič, v različnih dimenzijah naj bi gravitacijski valovi imeli različne učinke na raztezanje "tkiva" Vesolja.
"Če v našem vesolju obstajajo dodatne dimenzije, se lahko raztezajo prostor-čas tako, da običajni gravitacijski valovi ne morejo," pojasnjuje Gomez.
Za preizkus prvega dela hipoteze je potrebna zelo občutljiva oprema. Tisočkrat natančnejši od laboratorijev LIGO, ki so zaznali gravitacijske valove.
Hkrati s takšno opremo ne bo težko zagotoviti, da so bili najdeni gravitacijski valovi zahtevane frekvence, poudarjajo avtorji študije, saj noben znan astrofizični proces ne more oddajati gravitacijskih valov tako visoke frekvence.
Če se bodo našli taki valovi, bo to začetek nove dobe v fiziki, državi Gomez in Andriot.
Drugi iskani dejavnik, ki bo dokazal obstoj drugih dimenzij, je tako imenovani "način dihanja" gravitacijskih valov. Glede na razpoložljive meritve naj bi bile nekatere značilnosti gibanja gravitacijskih valov anomalije, so prepričani avtorji študije.
Raziskovalci nameravajo zaprositi za podporo laboratorijev z LIGO detektorji, da bi v realnem času opazovali isti poskus z delci.
"Teoretično" način dihanja "prostor-čas na nek način deformira, kar bo jasen znak obstoja drugih dimenzij," ugotavljajo avtorji delovnega dela.
Poleg tega bi lahko prisotnost drugih dimenzij pojasnila, zakaj je gravitacija najbolj temeljna sila v naravi. Če gravitacija obstaja v vseh dimenzijah, mora biti šibka sila, saj vidimo le majhen del nje - tistega, ki obstaja v štirih razsežnostih, ki so nam vidne, navajajo raziskovalci.
Obstoj drugih dimenzij je morda tisti najbolj sveti gral sodobne fizike, ki so ga znanstveniki iskali tako dolgo in vztrajno. Druge meritve bi lahko pripeljale do oblikovanja enotne teorije vesolja, ki bi uskladila teorijo kvantnega polja s splošnimi načeli relativnosti.
V takšnem Vesolju sta možna tako protigravitacija kot premiki s hitrostjo večjo od svetlobne hitrosti.
Zato je preučevanje narave gravitacijskih valov izjemno pomembno, pravi Karla Lant, kolumnistka za futurizem.