Če želimo v našem vesolju najti dodatne dimenzije, torej obstoj katere nam skuša razložiti tako imenovana teorija strun, potem bi morali svojo pozornost usmeriti na gravitacijska valovanja. Ker so lahko ključ do njihovega odkritja, pravijo fiziki.
Tako lahko na kratko opišete idejo o novi hipotezi, ki poskuša najti odgovor na nerazrešeno skrivnost fizike: zakaj je gravitacija v resnici šibkejša od drugih temeljnih sil našega vesolja? Po novi hipotezi "puščanje" gravitacije vodi ravno v druge dimenzije, ki jih še moramo odkriti.
"O možnosti drugih dimenzij se razpravlja že kar nekaj časa in s povsem različnih vidikov," pravi Emilian Dudas iz pariške politehnike Ecole.
"Gravitacijski valovi bi lahko bili ključni za odkrivanje teh dodatnih dimenzij."
Ideja o štirih dimenzijah je danes splošno sprejeta - tri prostorske (dolžina, širina, višina) in ena časovna (časovna). Vendar pa naše znanje o tem, kako se materija obnaša na najmanjših lestvicah, vsebuje veliko vrzeli, ki bi jih lahko zapolnilo dodatnih šest dimenzij. To je mnenje teorije strun, po kateri bi vse v Vesolju lahko veliko lažje razumeli in razložili, če bi se strinjali z idejo o obstoju 10 dimenzij. Poleg tega se teorija strun obravnava kot najverjetnejši način, da se končno premosti vrzel med klasično in kvantno fiziko in postane temelj prihodnje teorije kvantne gravitacije.
Po tej teoriji lahko najmanjše delce snovi, ki jih lahko zaznamo, kvarke, dejansko sestavljajo še manjši delci - enodimenzionalna vlakna energije, ki se obnašajo kot vibrirajoče strune. Znanstvenike te "strune" zelo zanimajo iz enega preprostega razloga. Verjame se, da bodo sposobni narediti tisto, česar naša sodobna fizika ne zmore, in sicer natančno opisati vse najosnovnejše sile, ki jih poznamo, vključno z gravitacijo, elektromagnetizmom in jedrskimi silami. Pomagajo nam lahko tudi razumeti, zakaj se vesolje še širi. Vendar je glavna (in morda edina pomembna) težava ta, da potrebujejo (strune) vsaj 10 dimenzij za matematično utemeljitev. In težava je, da se sploh nismo niti približalida odprete še en dodatni.
Kljub temu sta fizika Gustavo Lucena-Gomez in David Andriot z Inštituta za fiziko Max Planck v Nemčiji prepričana, da upamo na odkritje teh dodatnih dimenzij. In to upanje so gravitacijski valovi, ki jih je že zdavnaj napovedal veliki Einstein in so jih nedavno potrdili sodobni znanstveniki.
Gravitacijski valovi so postali ena najbolj vročih tem v preteklem letu, ko so fiziki v LIGO - dveh velikanskih opazovalnicah, ki se nahajajo v ameriški zvezni državi Louisiana in Kalifornija - prvič razglasili, da so odkrili neposredne dokaze za obstoj tako imenovanih valov vesolja in časa, kar je približno 100 pred leti napovedoval Einstein. Ti valovi potujejo skozi vesolje s svetlobno hitrostjo in so posledica nekaterih najbolj katastrofalnih dogodkov v vesolju, na primer spajanja črnih lukenj ali eksplozije zvezd. So sposobni preiti in s tem vplivati na vse dimenzije, ki so nam znane v vesolju in najverjetneje tudi tiste, ki jih še nismo sposobni zaznati.
Promocijski video:
"Če v vesolju obstajajo dodatne dimenzije, bi bilo logično domnevati, da bodo gravitacijski valovi obstajali v vseh teh dimenzijah," komentira Gomez.
Gomez in Andriot sta razvila matematični model, ki je opisal domnevne učinke gravitacijskih valov na meritve in opredelila dva ključna dejavnika. Prvič, po mnenju raziskovalcev se lahko dodatne dimenzije manifestirajo zahvaljujoč visokofrekvenčnim gravitacijskim valovom. Drugič, v različnih dimenzijah naj bi gravitacijski valovi imeli različne učinke na raztezanje "tkiva" Vesolja.
Po mnenju raziskovalcev bi bilo v prvem primeru za odkrivanje potrebna oprema, ki je tisočkrat občutljivejša od opreme istega LIGO.
»Nismo še naleteli na astrofizične procese, ki ustvarjajo gravitacijske valove s frekvenco, veliko večjo od 1000 Hz, zato bi s primernim super močnim in občutljivim detektorjem takoj razumeli, čemur smo priča. Določitev takšnih frekvenc bi lahko namignila na odkritje nove fizike."
Drugi primer pa bo od fizikov zahteval, da preučijo nepravilne spremembe v vplivu navadnih gravitacijskih valov na vesolje in na čas (torej tiste, ki jih lahko določimo zdaj) in tistih, ki bi jih gravitacijski valovi imeli iz drugih dimenzij.
"Deformacija prostora-časa bi bila predstavljena v določeni, izraziti obliki," - pravijo znanstveniki.
Novinarska kolumnistka Newsweek-a Hannah Osborne je bolj optimistična glede možnosti zaznavanja dodatnih dimenzij s svojim vplivom na gravitacijske valove. Po njenem mnenju bo potreben detektor s stopnjo občutljivosti treh laboratorij LIGO hkrati, ki deluje kot celota. Osborne verjame, da bodo "takšne tehnologije postale na voljo v bližnji prihodnosti."
Obstoj drugih dimenzij je morda ravno odgovor sodobne fizike, ki so jo 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.
Mnenja o verjetnosti obstoja dodatnih dimenzij si delijo številni znanstveniki. Na primer, teoretični fizik Bobby Acharia iz King's College London meni, da je vesolje veliko bolj zapleteno, kot se zdi na prvi pogled, in v njem se lahko skrije karkoli. Verjame v dodatne dimenzije, vendar se dobro zaveda, da trenutna raven tehnologije ne omogoča, da bi jih odkrili.
»Za ustvarjanje in prerazporeditev gravitacijskih valov v druge dimenzije boste potrebovali ogromno količino energije. Tudi če vam uspe ustvariti valove, ki pronicajo v druge dimenzije, bo lestvica tako majhna, da bo frekvenca gravitacijskih valov v tem primeru zelo visoka, veliko višja od trenutnih zmogljivosti zaznavanja detektorja gravitacijskega valovanja LIGO."
NIKOLAY HIZHNYAK