Badanie fal grawitacyjnych może pomóc znaleźć inne wymiary
Jeśli istnieją inne wymiary, to manifestują się one poprzez fale grawitacyjne - mówią fizycy z niemieckiego Instytutu Maxa Plancka.
Przeprowadzili obliczenia, które dokładnie pokazują, jak powinny zachowywać się fale grawitacyjne, jeśli rzeczywiście istnieją inne wymiary we wszechświecie. Proponują przeprowadzenie serii eksperymentów, które potwierdzą lub obalą te założenia.
Nowa hipoteza oferuje również rozwiązanie jednej z najważniejszych tajemnic współczesnej fizyki - dlaczego grawitacja jest słabsza niż pozostałe podstawowe siły natury. Zatem nowa teoria sugeruje, że grawitacja „przecieka” do innych wymiarów, których jeszcze nie zarejestrowaliśmy.
Fizyk Gustavo Lucena Gomez uważa, że fale grawitacyjne mogą być kluczem do zrozumienia wszechświata
Pełny obraz
Film promocyjny:
Na pierwszy rzut oka wszechświat wydaje się całkiem logiczny, gdy patrzy się na niego w czterech wymiarach - długości, szerokości i wysokości, a także w czasie. Jednak fizycy teoretyczni od dawna przewidzieli, że mogą istnieć inne wymiary. W szczególności słynna teoria strun zakłada, że istnieje 10 wymiarów.
Eksperymenty z cząstkami pokazują, że sześć wymiarów, których brakuje w tradycyjnym modelu, może pomóc w lepszym zrozumieniu niektórych procesów.
Poza tym teoria strun nie jest łatwa do odrzucenia, ponieważ obiecuje pogodzenie fizyki klasycznej i kwantowej.
Teoria strun sugeruje, że kwarki - najmniejsze cząstki, jakie możemy wykryć - w rzeczywistości składają się z jeszcze mniejszych cząstek - cząstek energii, które wyglądają jak wibrujące struny.
To właśnie te „struny” mogą wyjaśnić naturę sił, które są fundamentalne we Wszechświecie, ale nie doczekały się interpretacji we współczesnej fizyce. Na przykład grawitacja, elektromagnetyzm i oddziaływanie jądrowe.
Główny problem polega na tym, że matematyczny opis „strun” obejmuje co najmniej 10 wymiarów fizycznych. Współczesna nauka nie zdołała jeszcze znaleźć ani jednego nowego wymiaru.
Nowe wyszukiwania
Gustavo Lucena Gomez i David Andriot z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka w Poczdamie w Niemczech wysunęli teorię, że fale grawitacyjne mogą udowodnić istnienie innych wymiarów.
Albert Einstein przewidział istnienie tych fal, które reprezentują pulsacje czasoprzestrzeni. W 2015 roku zostały znalezione przez badaczy z projektu LIGO, którego laboratoria znajdują się w Luizjanie i Kalifornii.
Przewidziane przez Einsteina fale grawitacyjne zostały zarejestrowane w 2015 / California Institute of Technology
Fale grawitacyjne przemieszczają się w czasoprzestrzeni z prędkością światła, powodując eksplozje gwiazd i łączenie się czarnych dziur.
Logiczne jest założenie, że fale grawitacyjne istnieją we wszystkich wymiarach wszechświata, wyjaśnia Gomez.
Opierając się na tym założeniu, Gomez i Andriot stworzyli model matematyczny opisujący, jak inne pomiary powinny wpływać na fale grawitacyjne.
Po pierwsze, wierzą, że dodatkowe wymiary mogą objawiać się poprzez fale grawitacyjne o wysokiej częstotliwości. Po drugie, w różnych wymiarach, fale grawitacyjne powinny mieć różny wpływ na rozciąganie „tkanki” Wszechświata.
„Jeśli w naszym wszechświecie istnieją dodatkowe wymiary, mogą one rozciągać czasoprzestrzeń w sposób, w jaki zwykłe fale grawitacyjne nie mogą” - wyjaśnia Gomez.
Aby przetestować pierwszą część hipotezy, potrzebny jest bardzo czuły sprzęt. Tysiące razy dokładniejsze niż laboratoria LIGO, które wykryły fale grawitacyjne.
Jednocześnie przy takim sprzęcie nie będzie trudno upewnić się, że zostaną znalezione fale grawitacyjne o wymaganej częstotliwości - podkreślają autorzy badania, gdyż żaden znany proces astrofizyczny nie jest w stanie emitować fal grawitacyjnych o tak dużej częstotliwości.
Jeśli takie fale zostaną znalezione, będzie to początek nowej ery w fizyce, twierdzą Gomez i Andriot.
Drugim poszukiwanym czynnikiem, który udowodni istnienie innych wymiarów, jest tak zwany „tryb oddychania” fal grawitacyjnych. Z punktu widzenia dostępnych pomiarów niektóre cechy ruchu fal grawitacyjnych powinny wydawać się anomaliami - są przekonani autorzy pracy.
Naukowcy zamierzają zwrócić się do laboratoriów z detektorami LIGO o pomoc w obserwowaniu tego samego eksperymentu z cząstkami w czasie rzeczywistym.
„W teorii„ tryb oddychania”w pewien sposób deformuje czasoprzestrzeń, co będzie wyraźnym znakiem istnienia innych wymiarów” - zauważają autorzy pracy.
Co więcej, obecność innych wymiarów może wyjaśnić, dlaczego grawitacja jest najbardziej podstawową siłą w przyrodzie. Jeśli grawitacja istnieje we wszystkich wymiarach, to musi to być siła słaba, ponieważ widzimy tylko jej niewielką część - tę, która istnieje w czterech widocznych dla nas wymiarach - twierdzą badacze.
Istnienie innych wymiarów może być bardzo Świętym Graalem współczesnej fizyki, którego naukowcy poszukiwali tak długo i wytrwale. Inne pomiary mogą doprowadzić do stworzenia jednolitej teorii wszechświata, która pogodzi kwantową teorię pola z ogólnymi zasadami względności.
W takim Wszechświecie możliwe są zarówno ruchy antygrawitacyjne, jak i ruchy z prędkością większą niż prędkość światła.
Dlatego badanie natury fal grawitacyjnych jest niezwykle ważne, zdaniem Karli Lant, felietonistki Futuryzmu.