Maksima Planka gravitācijas fizikas institūta zinātnieki secināja, ka gravitācijas viļņiem jābūt ar kosmosa papildu dimensiju nospiedumu, ko paredz stīgu teorija.
20. gadsimts deva pasaulei divas lielas fizikālās teorijas - vispārējo relativitātes teoriju (GR) un kvantu mehāniku. Pirmais attiecas uz telpu, laiku un smagumu. Piemēram, viņa skaidro, kāpēc pulksteņi Zemes virsmā darbosies nedaudz lēnāk nekā orbītā. Veidojot GPS un GLONASS sistēmas, šādas funkcijas ir jāņem vērā. Vispārējā relativitāte attiecas arī uz melnajiem caurumiem un citām interesantām lietām.
Kvantu mehānika ir zinātne par vielas mazāko sastāvdaļu, piemēram, elektronu, izturēšanos. Tas kļuva par visas modernās elektronikas pamatu, kas mums deva datorus, mobilos tālruņus un kopumā visu, kas ir gudrāks nekā spuldze.
Šīm divām teorijām ir neveiksmīgs trūkums: tās nav savietojamas viena ar otru. Ja mēs tos piemērojam vienam un tam pašam objektam, tad vispārējā relativitāte saka vienu lietu, un kvantu mehānika saka citu, un pretrunu nevar nekādā veidā novērst. Praksē tas nav tik svarīgi, jo vispārējās relativitātes ietekme ir pamanāma tikai ļoti masīviem ķermeņiem (planētām, zvaigznēm, melnajiem caurumiem), bet kvantu efekti - ļoti maziem (elementārdaļiņām). Bet fiziķus jau sen uztrauc divu mūsu laika lielāko fizisko teoriju nesaderība. Šī iemesla dēļ zinātnieki meklē pilnīgāku teoriju, kas “saskaņotu” kvantu mehāniku un vispārējo relativitāti, kā arī aprakstītu mikro- un makrokosmu, izmantojot vienotus likumus.
Visslavenākais kandidāts uz šo lomu ir stīgu teorija. Tas tiešām parāda, kā jūs varat novērst pretrunu un apvienot abas teorijas. Bet tam ir savs trūkums: atšķirībā no pašas vispārējās relativitātes un pašas kvantu mehānikas, tas spītīgi izaicina eksperimentālo pārbaudi. Fiziķi rūgti izjoko, ka viņi pārbaudīs virkņu teoriju, ja viņiem būs galaktikas izmēra paātrinātājs.
Kā noskaidrojuši Deivids Andriots un Gustavo Lucena Gmēme no Vācijas Maks Planka gravitācijas fizikas institūta, šāda gigantiska mašīna var nebūt vajadzīga. Stīgu teorijas apstiprinājumu var iegūt, novērojot gravitācijas viļņus - pārsteidzošu parādību, ko jau ilgi prognozējuši teorētiķi, bet eksperimentāli atklājusi tikai 2015. gadā.
Atcerēsimies, ka daži grandiozi procesi, piemēram, melno caurumu sadursmes, traucē gravitācijas lauku un gar to plūst viļņi. No tā visi objekti, kas noķerti gravitācijas viļņā, ar laiku sāk nedaudz pavērsties. Šīs svārstības ir pārāk mazas, lai pamanītu ar neapbruņotu aci. Turklāt parastajā dzīvē tos pilnīgi bloķē vibrācija, ko rada automašīna, kas brauc pa ielu, vai kaimiņa pārvietots kabinets. Bet speciāli šiem nolūkiem izveidoti ļoti jutīgi detektori, paslēpti dziļi pazemē un īpaši aizsargāti no visām svešām vibrācijām, var uzņemt gravitācijas vilni, kas pirmo reizi notika pirms diviem gadiem.
Bet, kā izrādās, viņi spēj dot ne tikai šo rezultātu. Saskaņā ar Andrio un Gomez secinājumiem, gravitācijas viļņu novērošana varētu atbalstīt stīgu teoriju. Fakts ir tāds, ka saskaņā ar šo teoriju kosmoss nepavisam nav trīsdimensiju - tas ir deviņdimensionāls. Mēs nepamanām sešas papildu dimensijas, jo tās ir pārāk mazas. Tātad spogulis mums šķiet gluds, kaut arī ir vērts uz mikroskopa palūkoties uz tā virsmu, un uz tā mēs redzēsim veselus “kalnu grēdas” un “aizas”.
Reklāmas video:
Kā rāda jaunā darba autori, gravitācijas viļņiem ir “jājūt” šīs papildu dimensijas. Ja tie atrodas gravitācijas viļņos, vajadzētu parādīties īpašam ritmam, ko viņi sauc par "elpošanas režīmu". Ja detektori nosaka "elpošanu", tad tas būs pirmais stīgu teorijas eksperimentālais apstiprinājums. Turklāt vajadzētu parādīties augstfrekvences signālu komplekts, līdzīgi vairākām pēkšņām augstas skaņas skaņām - sava veida "kliedzieniem" vai "čīkstēm", kuras papildu dimensijas dzirdēs par sevi.
Kā atzīmē pētījuma autori, LIGO detektoru pārim trūkst jutības, lai noteiktu "elpošanas režīmu". Bet Itālijā šobrīd tiek modernizēts trešais detektors - VIRGO. Tas sāks darboties ar pilnu jaudu 2018. gadā, un tad, iespējams, tiks reģistrēta gravitācijas viļņu “elpošana”. Attiecībā uz papildu mērījumu otro zīmi - augstfrekvences signāliem - to novērošanai diemžēl ir nepieciešams izveidot jaunu detektoru, jo esošās ierīces ir paredzētas zemas, nevis augstas frekvences signālu izpētei.
Zinātniskais raksts ar pētījuma rezultātiem tika publicēts žurnālā Cosmology and Astroparticle Physics.
