A Max Planck Gravitációs Fizikai Intézet tudósai arra a következtetésre jutottak, hogy a gravitációs hullámokon fel kell tüntetni a tér további dimenzióinak lenyomatát, amelyet a húrelmélet megjósolt.
A 20. század két nagy fizikai elméletet adott a világnak - az általános relativitáselmélet (GR) és a kvantummechanika. Az első a térrel, az idővel és a gravitációval foglalkozik. Például elmagyarázza, hogy az órák miért futnak kissé lassabban a Föld felszínén, mint a pályán. Az ilyen funkciókat figyelembe kell venni a GPS és a GLONASS rendszerek létrehozásakor. Az általános relativitáselmélet a fekete lyukakkal és más érdekes dolgokkal is foglalkozik.
A kvantummechanika az anyag legkisebb alkotóelemeinek, például az elektronok viselkedésének tudománya. Ez lett a modern elektronika alapja, amely számítógépek, mobiltelefonok és általánosságban mindent megadott, ami okosabb, mint egy izzó.
E két elméletnek sajnálatos hibája van: összeegyeztethetetlenek egymással. Ha ugyanazon objektumra alkalmazzuk, akkor az általános relativitáselmélet mond egy dolgot, a kvantummechanika pedig egy, és az ellentmondást semmilyen módon nem lehet kiküszöbölni. A gyakorlatban ez nem olyan fontos, mert az általános relativitáselmélet hatása csak nagyon hatalmas testekre (bolygók, csillagok, fekete lyukak) és kvantumhatásokra - nagyon kicsi testekre (elemi részecskék) érzékelhető. A fizikusokat azonban már régóta aggasztja korunk két legnagyobb fizikai elmélete összeférhetetlensége. Ezért a tudósok egy teljesebb elméletet keresnek, amely „összeegyeztetné” a kvantummechanikát és az általános relativitást, valamint egységes törvények segítségével leírja a mikro- és makrokoszmust.
A szerep leghíresebb jelöltje a húros elmélet. Ez valóban megmutatja, hogyan lehet kiküszöbölni az ellentmondást és összekapcsolni a két elméletet. Ennek azonban van hátránya: ellentétben az általános relativitáselmélettel és a kvantummechanikával, makacsul szembeszáll a kísérleti ellenőrzéssel. A fizikusok keservesen tréfálnak, hogy kipróbálják a húr elméletét, ha van egy galaxis méretű gyorsítója.
Ahogyan David Andriot és Gustavo Lucena Gómez, a németországi Max Planck Gravitációs Fizika Intézetből kiderült, valószínűleg nincs szükség ilyen óriásgépre. A húr-elmélet megerősítést nyerhet a gravitációs hullámok megfigyelésével - ez egy csodálatos jelenség, amelyet a teoretikusok régóta előre jeleztek, de csak 2015-ben fedeztek fel kísérletileg.
Emlékezzünk vissza, hogy néhány nagyszabású folyamat, például a fekete lyukak ütközése zavarja a gravitációs teret, és hullámok futnak rajta. Ettől kezdve az összes tárgy, amely a gravitációs hullámban elkapott, idővel kissé imbolyogni kezd. Ezek az ingadozások túl kicsik ahhoz, hogy szabad szemmel észrevegyék. Ezenkívül a hétköznapi életben őket teljesen blokkolja az utcán haladó autó vibrációja vagy a szomszéd által mozgatott kabinet. A kifejezetten erre a célra létrehozott, nagyon érzékeny detektorok, amelyek mélyen a föld alá vannak rejtve és rendkívül védettek minden idegen rezgéstől, képesek felvenni a gravitációs hullámot, ami először történt két évvel ezelőtt.
De amint kiderül, nemcsak ezt az eredményt tudják adni. Andrio és Gomez megállapításai szerint a gravitációs hullámok megfigyelése támogathatja a húr elméletét. A tény az, hogy ezen elmélet szerint a tér egyáltalán nem háromdimenziós, hanem kilencdimenziós. A hat extra méretet nem vesszük észre, mert túl kicsik. Tehát a tükör számunkra simanak tűnik, bár érdemes mikroszkóppal átnézni a felületét, és rajta egész „hegység” és „szoros” látható.
Promóciós videó:
A gravitációs hullámoknak, amint azt az új mű szerzői megmutatják, "meg kell érezni" ezeket a kiegészítő dimenziókat. Ha gravitációs hullámokban vannak jelen, akkor speciális ritmusnak kell megjelennie, amelyet "légzési módnak" hívnak. Ha a detektorok észlelik a "légzést", akkor ez lesz a húros elmélet első kísérleti megerősítése. Ezen túlmenően egy sor nagyfrekvenciás jelnek meg kell jelennie, hasonlóan a hirtelen magas hangú hangokhoz - egyfajta "sikolyok" vagy "kiáltások", amelyek további méretei magukról szólnak.
Amint a tanulmány szerzői megjegyzik, a LIGO detektorok párja nem érzékeny a "légzési mód" észlelésére. De Olaszországban a harmadik detektor, a VIRGO jelenleg fejlesztés alatt áll. Teljes kapacitással fog működni 2018-ban, majd talán rögzítik a gravitációs hullámok „légzését”. Ami a kiegészítő mérések második jelét - a magas frekvenciájú jeleket illeti - megfigyelésükhöz sajnos új detektor létrehozását kell megkövetelni, mivel a meglévő eszközöket az alacsony frekvenciájú, nem pedig a magas frekvenciájú jelek tanulmányozására tervezték.
A tanulmány eredményeivel kapcsolatos tudományos cikket közzétették a Journal of Cosmology and Astroparticle Physics-ben.