Å studere gravitasjonsbølger kan bidra til å finne andre dimensjoner
Hvis andre dimensjoner eksisterer, så manifesterer de seg gjennom gravitasjonsbølger, sier fysikere fra det tyske Max Planck-instituttet.
De utførte beregninger som viser nøyaktig hvordan gravitasjonsbølger skal oppføre seg hvis andre dimensjoner i universet virkelig eksisterer. Og de foreslår å gjennomføre en serie eksperimenter som vil bevise eller motbevise disse forutsetningene.
Den nye hypotesen tilbyr også en løsning på et av de viktigste fysikkens mysterier - hvorfor tyngdekraften er svakere enn resten av naturens grunnleggende krefter. Dermed antyder den nye teorien at tyngdekraften "lekker" inn i andre dimensjoner som vi ennå ikke har registrert.
Fysiker Gustavo Lucena Gomez mener gravitasjonsbølger kan være nøkkelen til å forstå universet
Fullt bilde
Salgsfremmende video:
Ved første øyekast virker universet ganske logisk når det ses i form av fire dimensjoner - lengde, bredde og høyde, så vel som tid. Teoretiske fysikere har imidlertid lenge spådd at det kan være andre dimensjoner. Spesielt antar den berømte strengteorien at det er 10 dimensjoner.
Partikkeleksperimenter viser at de seks dimensjonene som mangler i den tradisjonelle modellen, kunne bidra til å bedre forstå noen av prosessene.
Dessuten er strengteori ikke lett å avfeie ettersom den lover en forsoning mellom klassisk og kvantefysikk.
Strengteori antyder at kvarker - de minste partiklene vi kan oppdage - faktisk består av enda mindre partikler - energipartikler som ser ut som vibrerende strenger.
Det er disse "strengene" som kan forklare naturen til kreftene som er grunnleggende i universet, men som ikke har fått en tolkning i moderne fysikk. For eksempel tyngdekraft, elektromagnetisme og nukleær interaksjon.
Hovedproblemet er at den matematiske beskrivelsen av "strenger" involverer minst 10 fysiske dimensjoner. Og moderne vitenskap har ennå ikke klart å finne en eneste ny dimensjon.
Nye søk
Gustavo Lucena Gomez og David Andriot fra Max Planck Institute for Gravitational Physics i Potsdam, Tyskland, fremmet teorien om at gravitasjonsbølger kan bevise eksistensen av andre dimensjoner.
Albert Einstein spådde eksistensen av disse bølgene, som representerer pulseringen av rom-tid. I 2015 ble de funnet av forskere ved LIGO-prosjektet, hvis laboratorier er lokalisert i Louisiana og California.
Gravitasjonsbølger spådd av Einstein ble registrert i 2015 / California Institute of Technology
Gravitasjonsbølger beveger seg gjennom romtid med lysets hastighet, noe som resulterer i eksplosjoner av stjerner og sammenslåinger av sorte hull.
Det er logisk å anta at gravitasjonsbølger eksisterer i alle dimensjoner i universet, forklarer Gomez.
Basert på denne forutsetningen laget Gomez og Andriot en matematisk modell som beskrev hvordan andre målinger skulle påvirke gravitasjonsbølger.
For det første tror de at ekstra dimensjoner kan manifestere seg gjennom høyfrekvente gravitasjonsbølger. For det andre, i forskjellige dimensjoner, bør gravitasjonsbølger ha forskjellige effekter på strekningen av "vevet" i universet.
"Hvis det er ekstra dimensjoner i universet vårt, kan de strekke romtid på en måte som vanlige gravitasjonsbølger ikke kan," forklarer Gomez.
For å teste den første delen av hypotesen, er veldig sensitivt utstyr nødvendig. Tusenvis av ganger mer nøyaktig enn LIGO-laboratorier, som oppdaget gravitasjonsbølger.
Samtidig vil det med slikt utstyr ikke være vanskelig å sørge for at gravitasjonsbølger med den nødvendige frekvensen blir funnet, understreker forfatterne av studien, siden ingen kjent astrofysisk prosess kan avgi gravitasjonsbølger med så høy frekvens.
Hvis slike bølger blir funnet, vil det være begynnelsen på en ny epoke i fysikk, oppgir Gomez og Andriot.
Den andre etterspurte faktoren som vil bevise eksistensen av andre dimensjoner, er den såkalte "pustemodusen" av gravitasjonsbølger. Fra synspunktet om de tilgjengelige målingene, noen funksjoner i bevegelsen av gravitasjonsbølger skulle synes å være anomalier, er forfatterne av studien sikre.
Forskerne har til hensikt å be om støtte fra laboratorier med LIGO-detektorer for å observere det samme partikkeleksperimentet i sanntid.
"I teorien deformerer" pustemodus "romtid på en viss måte, noe som vil være et tydelig tegn på eksistensen av andre dimensjoner," forfatterne av arbeidsnotatet.
Dessuten kan tilstedeværelsen av andre dimensjoner forklare hvorfor tyngdekraften er den mest grunnleggende kraften i naturen. Hvis tyngdekraften eksisterer i alle dimensjoner, må den være en svak kraft, fordi vi bare ser en liten del av den - den som finnes i de fire dimensjonene som er synlige for oss, uttaler forskerne.
Eksistensen av andre dimensjoner kan være den aller hellige gral av moderne fysikk som forskere har søkt på så lenge og vedvarende. Andre målinger kan føre til at det skapes en enhetlig teori om universet, som ville forene kvantefeltteori med generelle relativitetsprinsipper.
I et slikt univers er både tyngdekraften og bevegelser med en hastighet større enn lysets hastighet mulig.
Derfor er det å studere gravitasjonsbølgenes natur ekstremt viktig, ifølge Karla Lant, en spaltist for Futurism.
