Gravitācijas viļņu izpēte var palīdzēt atrast citas dimensijas
Ja pastāv citas dimensijas, tad tās izpaužas caur gravitācijas viļņiem, saka fiziķi no Vācijas Maksa Planka institūta.
Viņi veica aprēķinus, kas precīzi parāda, kā vajadzētu izturēties pret gravitācijas viļņiem, ja citas Visuma dimensijas patiešām pastāv. Un viņi ierosina veikt virkni eksperimentu, kas pierādīs vai atspēkos šos pieņēmumus.
Jaunā hipotēze piedāvā arī risinājumu vienam no vissvarīgākajiem mūsdienu fizikas noslēpumiem - kāpēc gravitācija ir vājāka nekā pārējie dabas pamat spēki. Tādējādi jaunā teorija liek domāt, ka smagums "noplūst" citās dimensijās, kuras mēs vēl neesam reģistrējuši.
Fiziķis Gustavo Lucena Gomez uzskata, ka gravitācijas viļņi var būt atslēga, lai izprastu Visumu
Pilns attēls
Reklāmas video:
No pirmā acu uzmetiena Visums šķiet diezgan loģisks, ja to aplūko četrās dimensijās - garumā, platumā un augstumā, kā arī laikā. Tomēr teorētiskie fiziķi jau sen ir paredzējuši, ka varētu būt arī citas dimensijas. Jo īpaši slavenā stīgu teorija pieņem, ka ir 10 dimensijas.
Daļiņu eksperimenti parāda, ka tradicionālajam modelim trūkstošās sešas dimensijas varētu palīdzēt labāk izprast dažus procesus.
Turklāt stīgu teoriju nav viegli noraidīt, jo tā sola samierināšanos starp klasisko un kvantu fiziku.
Stīgu teorija liecina, ka kvarki - mazākās daļiņas, kuras mēs varam noteikt - faktiski sastāv no vēl mazākām daļiņām - enerģijas daļiņām, kas izskatās kā vibrējošas virknes.
Tieši šīs "virknes" var izskaidrot spēku raksturu, kas Visumā ir fundamentāli, bet mūsdienu fizikā nav saņēmuši interpretāciju. Piemēram, gravitācija, elektromagnētisms un kodola mijiedarbība.
Galvenā problēma ir tā, ka "stīgu" matemātiskais apraksts ietver vismaz 10 fiziskās dimensijas. Un mūsdienu zinātne vēl nav spējusi atrast vienu jaunu dimensiju.
Jauni meklējumi
Gustavo Lucena Gomez un David Andriot no Maks Planka gravitācijas fizikas institūta Potsdamā, Vācijā, izvirzīja teoriju, ka gravitācijas viļņi var pierādīt citu dimensiju esamību.
Alberts Einšteins paredzēja šo viļņu esamību, kas attēlo telpas-laika pulsāciju. 2015. gadā tos atrada projekta LIGO pētnieki, kuru laboratorijas atrodas Luiziānā un Kalifornijā.
Einšteina prognozētie gravitācijas viļņi tika reģistrēti 2015. gadā / Kalifornijas tehnoloģiju institūts
Gravitācijas viļņi pārvietojas pa telpas laiku gaismas ātrumā, izraisot zvaigžņu eksploziju un melno caurumu apvienošanos.
Ir loģiski pieņemt, ka gravitācijas viļņi pastāv visās Visuma dimensijās, skaidro Gomezs.
Balstoties uz šo pieņēmumu, Gomez un Andriot izveidoja matemātisku modeli, kurā aprakstīts, kā citiem mērījumiem vajadzētu ietekmēt gravitācijas viļņus.
Pirmkārt, viņi uzskata, ka papildu dimensijas var izpausties ar augstfrekvences gravitācijas viļņu palīdzību. Otrkārt, dažādās dimensijās gravitācijas viļņiem vajadzētu būt atšķirīgai ietekmei uz Visuma "audu" stiepšanos.
“Ja mūsu Visumā ir papildu dimensijas, tās var izstiepties telpā līdz laikam tā, kā parastie gravitācijas viļņi nespēj,” skaidro Gomezs.
Lai pārbaudītu hipotēzes pirmo daļu, ir nepieciešams ļoti jutīgs aprīkojums. Tūkstošiem reižu precīzāka nekā LIGO laboratorijās, kas atklāja gravitācijas viļņus.
Tajā pašā laikā ar šādu aprīkojumu nebūs grūti pārliecināties, vai ir atrasti vajadzīgās frekvences gravitācijas viļņi, uzsver pētījuma autori, jo neviens zināms astrofizikas process nevar izstarot tik augstas frekvences gravitācijas viļņus.
Ja šādi viļņi tiek atrasti, tas būs jauna laikmeta sākums fizikā, štatā Gomez un Andriot.
Otrs pieprasītais faktors, kas pierādīs citu dimensiju esamību, ir gravitācijas viļņu tā saucamais "elpošanas režīms". No pieejamo mērījumu viedokļa dažām gravitācijas viļņu kustības iezīmēm vajadzētu būt novirzēm, ir pārliecināti pētījuma autori.
Pētnieki plāno lūgt atbalstu laboratorijām ar LIGO detektoriem, lai reālā laikā novērotu to pašu daļiņu eksperimentu.
“Teorētiski“elpošanas režīms”noteiktā veidā deformē telpas laiku, kas būs skaidra citu dimensiju esamības pazīme,” atzīmē darba autori.
Turklāt citu dimensiju klātbūtne varētu izskaidrot, kāpēc smagums ir visbūtiskākais spēks dabā. Ja smagums pastāv visās dimensijās, tam jābūt vājam spēkam, jo mēs redzam tikai nelielu tā daļu - to, kas pastāv četrās mums redzamajās dimensijās, norāda pētnieki.
Citu dimensiju esamība var būt mūsdienu fizikas ļoti svētais Grāls, ko zinātnieki tik ilgi un neatlaidīgi meklējuši. Citi mērījumi varētu izraisīt vienotas Visuma teorijas izveidi, kas saskaņotu kvantu lauka teoriju ar vispārējiem relativitātes principiem.
Šādā Visumā ir iespējama gan pretgravitācija, gan kustības ar ātrumu, kas lielāks par gaismas ātrumu.
Tāpēc gravitācijas viļņu rakstura izpēte ir ārkārtīgi svarīga, uzskata Karla Lant, futūrisma žurnāliste.