Hvis vi ønsker å finne ytterligere dimensjoner i universet vårt, det vil si eksistensen som den såkalte strengteorien prøver å forklare for oss, bør vi rette oppmerksomheten mot gravitasjonsbølger. Fordi de kan være nøkkelen til oppdagelsen deres, sier fysikere.
Slik kan du kort beskrive ideen om en ny hypotese, som prøver å finne et svar på fysikkens uløste gåte: hvorfor er egentlig tyngdekraften svakere enn andre grunnleggende krefter i vårt univers? I henhold til den nye hypotesen fører "lekkasjen" av tyngdekraften til andre dimensjoner som vi ennå ikke har oppdaget.
"Muligheten for andre dimensjoner har vært diskutert i ganske lang tid og fra helt andre synspunkter," sier Emilian Dudas fra Ecole Polytechnique i Paris.
"Gravitasjonsbølger på sin side kan være nøkkelen til å oppdage disse ekstra dimensjonene."
Ideen om fire dimensjoner er nå allment akseptert - tre romlige (lengde, bredde, høyde) og en tidsmessig (tid). Imidlertid inneholder vår kunnskap om hvordan materien oppfører seg i de minste skalaene mange hull som ytterligere seks dimensjoner kan fylle. Dette er oppfatning av strengteori, hvor alt i universet kan være mye lettere å forstå og forklare hvis vi var enige om ideen om eksistensen av 10 dimensjoner. I tillegg blir strengteori sett på som den mest sannsynlige måten å endelig fylle gapet mellom klassisk og kvantefysikk, og bli grunnlaget for fremtidens teori om kvantetyngdekraft.
I følge denne teorien kan de minste partikler av materie som vi kan oppdage, kvarker, faktisk bestå av enda mindre partikler - endimensjonale energifibre som oppfører seg som vibrerende strenger. Forskere er veldig interessert i disse "strengene" av en enkel grunn. Det antas at de vil være i stand til å gjøre det vår moderne fysikk ikke er i stand til, nemlig å nøyaktig beskrive alle de mest grunnleggende kreftene som er kjent for oss, inkludert tyngdekraft, elektromagnetisme og kjernekrefter. De kan også hjelpe oss med å forstå hvorfor universet fortsatt utvides. Imidlertid er det viktigste (og kanskje det eneste betydningsfulle) problemet at de (strengene) krever minst 10 dimensjoner for sin matematiske begrunnelse. Og problemet er at vi ikke engang har kommet oss nærå åpne en ekstra.
Likevel er fysikerne Gustavo Lucena-Gomez og David Andriot fra Max Planck Institute for Physics i Tyskland overbevist om at vi har håp om oppdagelsen av disse ekstra dimensjonene. Og dette håpet er tyngdekraftsbølgene som var spådd for lenge siden av den store Einstein og først nylig ble bekreftet av moderne forskere.
Gravitasjonsbølger ble et av de hotteste temaene det siste året, da fysikere ved LIGO - to gigantiske observatorier lokalisert i de amerikanske delstatene Louisiana og California - kunngjorde for første gang at de hadde oppdaget direkte bevis for eksistensen av de såkalte krusningene i romtid, som er omtrent 100 år siden spådd av Einstein. Disse bølgene reiser gjennom romtiden med lysets hastighet og er et resultat av noen av de mest katastrofale hendelsene i universet, for eksempel å slå sammen sorte hull eller eksploderende stjerner. De er i stand til å passere og derved påvirke alle dimensjoner som er kjent for oss i universet, og mest sannsynlig, også de som vi ennå ikke er i stand til å oppdage.
Salgsfremmende video:
"Hvis det er flere dimensjoner i universet, ville det være logisk å anta at gravitasjonsbølger vil eksistere i alle disse dimensjonene," kommenterer Gomez.
Gomez og Andriot utviklet en matematisk modell som beskrev den antatte effekten av gravitasjonsbølger på målinger og identifiserte to sentrale faktorer. For det første, i følge forskerne, kan ekstra dimensjoner manifestere seg takket være høyfrekvente gravitasjonsbølger. For det andre, i forskjellige dimensjoner, bør gravitasjonsbølger ha forskjellige effekter på strekningen av "vevet" i universet.
Ifølge forskerne, i det første tilfellet, ville deteksjon kreve utstyr som er tusenvis av ganger mer følsomt enn det for den samme LIGO.
"Vi har foreløpig ikke møtt astrofysiske prosesser som skaper gravitasjonsbølger med en frekvens som er mye høyere enn 1000 Hz. Derfor vil vi med en passende superkraftig og sensitiv detektor umiddelbart forstå hva vi er vitne til. Bestemmelse av frekvenser på et slikt nivå kan antyde oppdagelsen av ny fysikk."
Og det andre tilfellet vil kreve at fysikere studerer anomale endringer i påvirkningen på romtiden for "vanlige gravitasjonsbølger" (det vil si de som vi kan bestemme nå) og de som ville hatt gravitasjonsbølger fra andre dimensjoner.
"Deformasjonen av rom-tid ville bli presentert i en viss, særegen form," - sier forskerne.
Newsweek vitenskapskolumnist Hannah Osborne er mer optimistisk om muligheten for å oppdage ytterligere dimensjoner gjennom deres innflytelse på gravitasjonsbølger. Etter hennes mening vil det være nødvendig med en detektor med følsomhetsnivået til tre LIGO-laboratorier samtidig som fungerer som en helhet. Osborne mener at "slike teknologier vil bli tilgjengelige i løpet av en nær fremtid."
Forekomsten av andre dimensjoner kan være selve svaret til moderne fysikk, som forskere har søkt så lenge og vedvarende. Andre målinger kan føre til at det skapes en enhetlig teori om universet, som ville forene kvantefeltteori med generelle relativitetsprinsipper.
Oppfatningen om sannsynligheten for eksistensen av ekstra dimensjoner deles av mange forskere. For eksempel mener teoretisk fysiker Bobby Acharia fra King's College London at universet er mye mer sammensatt enn det ser ut ved første øyekast, og alt kan skjule seg i det. Han tror på ytterligere dimensjoner, men er godt klar over at dagens teknologinivå ikke lar dem bli oppdaget.
“For å lage og fordele gravitasjonsbølger til andre dimensjoner, trenger du en enorm mengde energi. Selv om du klarer å lage bølger som siver inn i andre dimensjoner, vil skalaen være så liten at frekvensen av gravitasjonsbølger i dette tilfellet vil være veldig høy, mye høyere enn gjeldende deteksjonsevner for LIGO gravitasjonsbølgedetektor."
NIKOLAY KHIZHNYAK
