Ja mēs vēlamies atrast papildu dimensijas mūsu Visumā, tas ir, kuru esamību tā saucamā stīgu teorija mēģina mums izskaidrot, tad mums vajadzētu pievērst uzmanību gravitācijas viļņiem. Tā kā tie var būt atklāšanas atslēga, saka fiziķi.
Tādējādi jūs varat īsi aprakstīt ideju par jaunu hipotēzi, kas mēģina rast atbildi uz neatrisināto fizikas noslēpumu: kāpēc gravitācija patiesībā ir vājāka nekā citi mūsu Visuma pamata spēki? Saskaņā ar jauno hipotēzi, smaguma "noplūde" noved tikai pie citām dimensijām, kuras mums vēl nav atklātas.
“Citu dimensiju iespējamība ir apspriesta jau labu laiku un no pilnīgi atšķirīgiem viedokļiem,” saka Emīlija Dudasa no Parīzes Ecole Polytechnique.
"Gravitācijas viļņi, savukārt, varētu būt atslēga šo papildu dimensiju atklāšanā."
Četru dimensiju ideja tagad ir plaši pieņemta - trīs telpiskās (garums, platums, augstums) un viena temporālā (laiks). Tomēr mūsu zināšanās par to, kā matērija uzvedas vismazākajā mērogā, satur daudz nepilnību, kuras varētu aizpildīt vēl sešas dimensijas. Šis ir Stīgu teorijas viedoklis, saskaņā ar kuru Visumā visu varētu daudz vieglāk saprast un izskaidrot, ja mēs piekrītam idejai par 10 dimensiju esamību. Turklāt Stīgu teorija tiek uzskatīta par visticamāko veidu, kā beidzot aizpildīt plaisu starp klasisko un kvantu fiziku, kļūstot par nākotnes kvantu gravitācijas teorijas pamatu.
Saskaņā ar šo teoriju, mazākās matērijas daļiņas, kuras mēs varam noteikt, kvarķē, faktiski var sastāvēt no vēl mazākām daļiņām - enerģijas viendimensionālām šķiedrām, kas uzvedas kā vibrējošas virknes. Zinātnieki ir ļoti ieinteresēti šajās "virknēs" viena vienkārša iemesla dēļ. Tiek uzskatīts, ka viņi spēs izdarīt to, ko mūsu mūsdienu fizika nespēj, proti: precīzi aprakstīt visus mums zināmos pamatjēdzienus, ieskaitot gravitācijas, elektromagnētismu un kodolieročus. Viņi var arī palīdzēt mums saprast, kāpēc Visums joprojām paplašinās. Tomēr galvenā (un, iespējams, vienīgā nozīmīgā) problēma ir tā, ka to (virkņu) matemātiskajam pamatojumam ir vajadzīgas vismaz 10 dimensijas. Un nepatikšanas ir tādas, ka mēs pat neesam pietuvojušieslai atvērtu vienu papildu.
Neskatoties uz to, fiziķi Gustavo Lucena-Gomez un David Andriot no Maksima Planka Fizikas institūta Vācijā ir pārliecināti, ka mums ir cerība atklāt šīs papildu dimensijas. Un šī cerība ir gravitācijas viļņi, ko jau sen paredzēja lielais Einšteins un tikai nesen apstiprināja mūsdienu zinātnieki.
Gravitācijas viļņi kļuva par vienu no pēdējā gada karstākajām tēmām, kad LIGO - divu milzu observatoriju, kas atrodas ASV Luiziānas un Kalifornijas štatos, fiziķi pirmo reizi paziņoja, ka ir atklājuši tiešus pierādījumus tā saucamo kosmosa laika viļņu esamībai, kas ir aptuveni 100 gadus atpakaļ prognozēja Einšteins. Šie viļņi pārvietojas pa kosmosa laiku gaismas ātrumā un ir dažu vis katastrofālāko notikumu rezultāts Visumā, piemēram, melno caurumu saplūšana vai zvaigžņu eksplodēšana. Viņi spēj iziet cauri un tādējādi ietekmēt visas dimensijas, kas mums zināmas Visumā, un, visticamāk, pat tās, kuras mēs vēl nespējam atklāt.
Reklāmas video:
“Ja Visumā ir papildu dimensijas, būtu loģiski pieņemt, ka visās šajās dimensijās pastāvēs gravitācijas viļņi,” komentē Gomezs.
Gomezs un Andriots izstrādāja matemātisko modeli, kurā aprakstīta gravitācijas viļņu domājamā ietekme uz mērījumiem, un identificēja divus galvenos faktorus. Pirmkārt, pēc pētnieku domām, papildu dimensijas var izpausties, pateicoties augstfrekvences gravitācijas viļņiem. Otrkārt, dažādās dimensijās gravitācijas viļņiem vajadzētu būt atšķirīgai ietekmei uz Visuma "audu" stiepšanos.
Pēc pētnieku domām, pirmajā gadījumā atklāšanai būtu nepieciešams aprīkojums, kas ir tūkstošiem reižu jutīgāks nekā tā paša LIGO.
“Mēs vēl neesam saskārušies ar astrofiziskiem procesiem, kas rada gravitācijas viļņus ar frekvenci, kas daudz augstāka par 1000 Hz, tāpēc ar piemērotu superjaudīgu un jutīgu detektoru mēs uzreiz saprastu, par ko esam liecinieki. Šāda līmeņa frekvenču noteikšana varētu norādīt uz jaunas fizikas atklāšanu."
Un otrais gadījums prasīs, lai fiziķi izpētītu anomālās izmaiņas "parasto gravitācijas viļņu" (tas ir, tādu, kurus mēs tagad varam noteikt) un to, kuriem būtu bijuši gravitācijas viļņi no citām dimensijām, ietekmes uz telpas laiku.
"Kosmosa laika deformācija tiktu parādīta noteiktā, atšķirīgā formā," - saka zinātnieki.
Newsweek zinātnes žurnālists Hanna Osborns ir optimistiskāks par iespēju atklāt papildu dimensijas, pateicoties to ietekmei uz gravitācijas viļņiem. Viņasprāt, būs nepieciešams detektors ar trīs LIGO laboratoriju jutības pakāpi, kas darbosies kopumā. Osborns uzskata, ka "šādas tehnoloģijas kļūs pieejamas tuvākajā nākotnē".
Citu dimensiju esamība var būt pati modernās fizikas atbilde, ko zinātnieki ir meklējuši tik ilgi un neatlaidīgi. Citi mērījumi varētu izraisīt vienotas Visuma teorijas izveidi, kas saskaņotu kvantu lauka teoriju ar vispārējiem relativitātes principiem.
Daudzi zinātnieki piekrīt viedoklim par papildu dimensiju pastāvēšanas varbūtību. Piemēram, teorētiskais fiziķis Bobijs Acharia no King's College London uzskata, ka Visums ir daudz sarežģītāks, nekā šķiet no pirmā acu uzmetiena, un tajā var slēpties jebkas. Viņš tic papildu dimensijām, taču labi zina, ka pašreizējais tehnoloģiju līmenis neļauj tos atklāt.
“Lai izveidotu un pārdalītu gravitācijas viļņus citās dimensijās, jums būs vajadzīgs kolosāls enerģijas daudzums. Pat ja jums izdosies radīt viļņus, kas iesūcas citās dimensijās, skala būs tik maza, ka gravitācijas viļņu frekvence šajā gadījumā būs ļoti augsta, daudz augstāka nekā LIGO gravitācijas viļņu detektora pašreizējās noteikšanas iespējas."
NIKOLAY KHIZHNYAK