Ha további dimenziókat akarunk találni az univerzumunkban, vagyis azok létezésének, amelyeket az úgynevezett húr elmélet próbál megmagyarázni nekünk, akkor figyelmünket a gravitációs hullámokra kell fordítanunk. Mivel ők lehetnek a felfedezés kulcsa, mondják a fizikusok.
Így lehet röviden leírni egy új hipotézis gondolatát, amely megkísérel választ találni a fizika megoldatlan rejtvényére: miért valójában a gravitáció gyengébb, mint univerzumunk más alapvető erőihez? Az új hipotézis szerint a gravitáció "szivárgása" éppen olyan más dimenziókhoz vezet, amelyeket még nem fedeztünk fel.
„Más dimenziók lehetőségéről már régóta és teljesen eltérő szempontokról beszélünk” - mondja Emilian Dudas, a párizsi Ecole Polytechnique.
"A gravitációs hullámok viszont kulcsok lehetnek ezen extra dimenziók felfedezéséhez."
A négy dimenzió ötletét széles körben elfogadják - három térbeli (hosszúság, szélesség, magasság) és egy időbeli (idő). Az anyag tudásunk arról, hogy az anyag hogyan viselkedik a legkisebb léptékben, sok hiányosságot tartalmaz, amelyeket további hat dimenzió kitölthet. Ez a Vonóselmélet véleménye, miszerint az univerzumban sokkal könnyebben megérthető és magyarázható, ha egyetértünk a 10 dimenzió létezésének gondolatával. Ezenkívül a String Theory-t tekintik a legvalószínűbb módszernek a klasszikus és a kvantumfizika közötti szakadék áthidalására, amely a kvantális gravitáció jövőbeli elméletének alapjául szolgál.
Ezen elmélet szerint az anyag legkisebb részecskéi, amelyeket észlelni tudunk, kvarcok, valójában még kisebb részecskékből is állhatnak - egydimenziós energiaszálak, amelyek vibráló húrokként viselkednek. A tudósok nagyon egyszerűen érdekli ezeket a "karakterláncokat". Úgy gondolják, hogy képesek lesznek megtenni azt, amit a modern fizika nem képes, nevezetesen: pontosan leírják az általunk ismert legalapvetőbb erőket, beleértve a gravitációt, az elektromágnesességet és a nukleáris erőket. Segíthetnek nekünk annak megértésében, hogy az univerzum miért bővül tovább. A fő (és talán az egyetlen jelentős) probléma azonban az, hogy (karakterláncok) matematikai igazolásukhoz legalább 10 dimenzióra van szükség. És a baj az, hogy még közel sem álltunk hozzáegy további megnyitásához.
Mindazonáltal Gustavo Lucena-Gomez és David Andriot a németországi Max Planck Fizikai Intézetből meg vannak győződve arról, hogy reményeink vannak ezen extra dimenziók felfedezéséhez. És ez a remény az a gravitációs hullám, amelyet a nagy Einstein régóta előre jelez, és amelyet a modern tudósok csak nemrégiben megerősítettek.
A gravitációs hullámok az elmúlt év egyik legforróbb témájává váltak, amikor a LIGO - az Egyesült Államok Louisiana és Kalifornia államában található hatalmas obszervatóriumok - fizikái először bejelentették, hogy közvetlen bizonyítékokat fedeztek fel a téridő úgynevezett hullámaira, amelyek körülbelül 100 évvel ezelőtt Einstein jósolta. Ezek a hullámok a fénysebességgel haladnak át az űridőn és az univerzum néhány leg katasztrófusabb eseményének, például a fekete lyukak összeolvadása vagy a csillagok felrobbanása következményei. Képesek áthaladni, és ezáltal befolyásolják az univerzumban nekünk ismert összes dimenzióját, és valószínűleg még azokat is, amelyeket még nem tudunk felismerni.
Promóciós videó:
"Ha vannak további dimenziók az univerzumban, akkor logikus lenne azt feltételezni, hogy a gravitációs hullámok mind ezekben a dimenziókban léteznek" - kommentálja Gomez.
Gomez és Andriot kifejlesztett egy matematikai modellt, amely leírja a gravitációs hullámok feltételezett hatásait a mérésekre, és két fő tényezőt azonosított. Először, a kutatók szerint az extra dimenziók a nagyfrekvenciás gravitációs hullámoknak köszönhetően nyilvánulhatnak meg. Másodszor, különböző dimenziókban a gravitációs hullámoknak különböző hatásokkal kell rendelkezniük az univerzum "szövetének" nyújtására.
A kutatók szerint az elsõ esetben a felderítéshez olyan berendezésre lenne szükség, amely több ezer alkalommal érzékenyebb, mint ugyanazon LIGOé.
„Még nem találkoztunk olyan asztrofizikai folyamatokkal, amelyek gravitációs hullámokat hoznak létre, sokkal nagyobb frekvencián, mint 1000 Hz, ezért egy megfelelő szuper-nagy teljesítményű és érzékeny detektorral azonnal megérthetjük, hogy mi vagyunk tanúi. Az ilyen szint gyakoriságának meghatározása utalhat az új fizika felfedezésére."
És a második esetben a fizikusoknak tanulmányozniuk kell a "rendes gravitációs hullámok" (azaz azok, amelyeket most meg tudjuk határozni) és a más dimenziók gravitációs hullámainak térbeli időre gyakorolt hatásának rendellenes változásait.
"A téridő deformációja bizonyos, megkülönböztető formában jelenik meg" - mondják a tudósok.
Hannah Osborne, a Newsweek tudományos elemzője optimistabb abban, hogy a gravitációs hullámokra gyakorolt hatásuk révén további dimenziókat is fel lehet fedezni. Véleménye szerint egy olyan detektorra lesz szükség, amelynek érzékenységi szintje három LIGO laboratórium egyszerre működik, és egészében működik. Osborne úgy véli, hogy "az ilyen technológiák a közeljövőben elérhetőek lesznek."
Más dimenziók létezése lehet a modern fizika nagyon válasza, amelyet a tudósok ilyen hosszú és kitartóan keresnek. Más mérések az univerzum egységes elméletének létrehozásához vezethetnek, amely összeegyeztetné a kvantummező-elméletet a relativitáselmélet általános elveivel.
Sok tudós osztja a véleményt az extra dimenziók létezésének valószínűségéről. Például Bobby Acharia, a londoni King's College elméleti fizikus úgy véli, hogy az univerzum sokkal összetettebb, mint az első pillantásra látszik, és bármi rejtőzhet benne. Hisz a további dimenziókba, de tisztában van azzal, hogy a technológia jelenlegi szintje nem teszi lehetővé azok felfedezését.
„Ahhoz, hogy a gravitációs hullámokat más dimenziókba hozzák létre és osszák el, egy hatalmas mennyiségű energia szükséges. Még ha sikerül olyan hullámokat létrehozni is, amelyek más dimenzióba szivárognak, a skála olyan kicsi lesz, hogy a gravitációs hullámok frekvenciája ebben az esetben nagyon magas lesz, messze meghaladja a LIGO gravitációs hullámdetektor jelenlegi észlelési képességeit.
NIKOLAY KHIZHNYAK