Studierea undelor gravitaționale poate ajuta la găsirea altor dimensiuni
Dacă există alte dimensiuni, atunci ele se manifestă prin unde gravitaționale, spun fizicienii de la Institutul German Max Planck.
Au efectuat calcule care arată exact cum ar trebui să se comporte undele gravitaționale dacă există alte dimensiuni din univers. Și propun să efectueze o serie de experimente care să demonstreze sau să respingă aceste presupuneri.
Noua ipoteză oferă și o soluție la unul dintre cele mai importante mistere ale fizicii moderne - de ce gravitația este mai slabă decât restul forțelor fundamentale ale naturii. Astfel, noua teorie sugerează că gravitația „scurge” în alte dimensiuni pe care nu le-am înregistrat încă.
Fizicianul Gustavo Lucena Gomez consideră că undele gravitaționale pot fi cheia înțelegerii universului
Imagine completă
Video promotional:
La prima vedere, universul pare destul de logic atunci când este privit în termeni de patru dimensiuni - lungime, lățime și înălțime, precum și timp. Cu toate acestea, fizicienii teoretici au prezis de mult că ar putea exista și alte dimensiuni. În special, celebra teorie de coarde presupune că există 10 dimensiuni.
Experimentele cu particule arată că cele șase dimensiuni care lipsesc din modelul tradițional ar putea ajuta să înțeleagă mai bine unele dintre procese.
În plus, teoria șirurilor nu este ușor de respins, deoarece promite o reconciliere între fizica clasică și cea cuantică.
Teoria șirurilor sugerează că quark-urile - cele mai mici particule pe care le putem detecta - sunt alcătuite de particule chiar mai mici - particule de energie care arată ca șiruri vibrante.
Aceste „șiruri” pot explica natura forțelor care sunt fundamentale în Univers, dar care nu au primit o interpretare în fizica modernă. De exemplu, gravitația, electromagnetismul și interacțiunea nucleară.
Problema principală este că descrierea matematică a „șirurilor” implică cel puțin 10 dimensiuni fizice. Și știința modernă nu a reușit încă să găsească o singură dimensiune nouă.
Căutări noi
Gustavo Lucena Gomez și David Andriot, de la Institutul Max Planck pentru fizică gravitațională din Potsdam, Germania, propun teoria conform căreia undele gravitaționale pot dovedi existența altor dimensiuni.
Albert Einstein a prezis existența acestor unde, care reprezintă pulsarea spațiului-timp. În 2015, au fost găsiți de cercetători în cadrul proiectului LIGO, ale cărui laboratoare sunt situate în Louisiana și California.
Valurile gravitaționale prevăzute de Einstein au fost înregistrate în 2015 / Institutul de Tehnologie din California
Valurile gravitaționale călătoresc prin spațiu-timp la viteza luminii, rezultând în explozii de stele și fuziuni ale găurilor negre.
Este logic să presupunem că undele gravitaționale există în toate dimensiunile din univers, explică Gomez.
Pe baza acestei premise, Gomez și Andriot au creat un model matematic care descrie modul în care alte măsurători ar trebui să afecteze undele gravitaționale.
În primul rând, ei cred că dimensiunile suplimentare se pot manifesta prin unde gravitaționale de înaltă frecvență. În al doilea rând, în diferite dimensiuni, undele gravitaționale ar trebui să aibă efecte diferite asupra întinderii „țesutului” Universului.
„Dacă în universul nostru există dimensiuni suplimentare, acestea pot întinde spațiul-timp într-un mod în care undele gravitaționale obișnuite nu pot”, explică Gomez.
Pentru a testa prima parte a ipotezei, este nevoie de echipamente foarte sensibile. De mii de ori mai exact decât laboratoarele LIGO, care au detectat unde gravitaționale.
În același timp, cu un astfel de echipament, nu va fi dificil să vă asigurați că se vor găsi valuri gravitaționale cu frecvența necesară, subliniază autorii studiului, deoarece niciun proces astrofizic cunoscut nu poate emite unde gravitaționale cu o frecvență atât de mare.
Dacă se vor găsi astfel de valuri, va fi începutul unei noi ere în fizică, în statul Gomez și în Andriot.
Al doilea factor căutat care va demonstra existența altor dimensiuni este așa-numitul „mod de respirație” al undelor gravitaționale. Din punct de vedere al măsurătorilor disponibile, unele caracteristici ale mișcării undelor gravitaționale ar trebui să pară anomalii, autorii studiului sunt siguri.
Cercetătorii intenționează să solicite sprijin laboratoarelor cu detectoare LIGO pentru a observa același experiment de particule în timp real.
„Teoretic,„ modul de respirație”deformează spațiul-timp într-o anumită manieră, ceea ce va fi un semn clar al existenței altor dimensiuni”, notează autorii lucrării.
Mai mult, prezența altor dimensiuni ar putea explica de ce gravitația este cea mai fundamentală forță din natură. Dacă gravitația există în toate dimensiunile, aceasta trebuie să fie o forță slabă, deoarece vedem doar o mică parte din ea - cea care există în cele patru dimensiuni vizibile pentru noi, afirmă cercetătorii.
Existența altor dimensiuni poate fi chiar Sfântul Graal al fizicii moderne pe care oamenii de știință îl căutau atât de mult și persistent. Alte măsurători ar putea duce la crearea unei teorii unificate a universului, care să concilieze teoria cuantică a câmpurilor cu principiile generale ale relativității.
Într-un astfel de univers, sunt posibile atât anti-gravitația, cât și mișcările cu o viteză mai mare decât viteza luminii.
Prin urmare, studiul naturii undelor gravitaționale este extrem de important, potrivit lui Karla Lant, un cronicar pentru futurism.
