Oamenii de știință de la Institutul Max Planck pentru fizică gravitațională au ajuns la concluzia că undele gravitaționale trebuie să poarte amprenta dimensiunilor suplimentare ale spațiului prevăzute de teoria corzilor.
Secolul XX a oferit lumii două mari teorii fizice - teoria generală a relativității (GR) și mecanica cuantică. Primul tratează spațiul, timpul și gravitația. De exemplu, ea explică de ce ceasurile vor rula puțin mai lent pe suprafața Pământului decât pe orbită. Astfel de caracteristici trebuie luate în considerare la crearea sistemelor GPS și GLONASS. Relativitatea generală se ocupă și de găurile negre și alte lucruri interesante.
Mecanica cuantică este știința comportamentului celor mai mici constituenți ai materiei, cum ar fi electronii. A devenit baza tuturor electronicelor moderne, care ne-au oferit computere, telefoane mobile și, în general, tot ceea ce este mai inteligent decât un bec.
Aceste două teorii au un defect nefericit: sunt incompatibile între ele. Dacă le aplicăm la același obiect, atunci relativitatea generală spune un lucru, iar mecanica cuantică spune altul, iar contradicția nu poate fi eliminată în niciun fel. Acest lucru nu este atât de important în practică, deoarece efectele relativității generale sunt vizibile doar pentru corpuri foarte masive (planete, stele, găuri negre), și efecte cuantice - pentru cele foarte mici (particule elementare). Dar fizicienii s-au preocupat de mult de incompatibilitatea celor mai mari două teorii fizice ale timpului nostru. Din acest motiv, oamenii de știință caută o teorie mai completă care să „împace” mecanica cuantică și relativitatea generală și să descrie, de asemenea, micro- și macrocosmosul folosind legi uniforme.
Cel mai cunoscut candidat pentru acest rol este teoria șirurilor. Arată cu adevărat cum puteți elimina contradicția și combinați cele două teorii. Dar are dezavantajul său: spre deosebire de relativitatea generală și mecanica cuantică în sine, sfidează cu încăpățânare verificarea experimentală. Fizicienii glumesc amar că vor testa teoria corzilor dacă ar avea un accelerator de dimensiunea unei galaxii.
După cum au descoperit David Andriot și Gustavo Lucena Gómez de la Institutul Max Planck pentru fizică gravitațională din Germania, este posibil să nu fie nevoie de o astfel de mașină uriașă. Confirmarea teoriei corzilor poate fi obținută prin observarea undelor gravitaționale - un fenomen uimitor prevăzut de mult de teoreticieni, dar descoperit experimental doar în 2015.
Să reamintim că unele procese grandioase, de exemplu, coliziunile găurilor negre, perturbă câmpul gravitațional și undele aleargă de-a lungul acestuia. De aici, toate obiectele prinse în valul gravitațional încep să se învârte ușor cu ea în timp. Aceste fluctuații sunt prea mici pentru a fi observate cu ochiul liber. În plus, în viața obișnuită, acestea sunt complet blocate de vibrațiile unei mașini care conduce pe stradă sau de un dulap mutat de un vecin. Dar create special pentru aceste scopuri, detectoarele foarte sensibile, ascunse în subteran și extrem de protejate de toate vibrațiile străine, pot ridica un val gravitațional, care s-a întâmplat pentru prima dată în urmă cu doi ani.
Dar, după cum se dovedește, ei sunt capabili să dea nu numai acest rezultat. Conform descoperirilor lui Andrio și Gomez, observarea undelor gravitaționale ar putea susține teoria corzilor. Cert este că, în conformitate cu această teorie, spațiul nu este deloc tridimensional - ci nou-dimensional. Nu observăm cele șase dimensiuni suplimentare pentru că sunt prea mici. Așadar, oglinda ni se pare netedă, deși merită să ne uităm la suprafață printr-un microscop și vom vedea pe ea „lanțuri montane” și „chei”.
Video promotional:
Valurile gravitaționale, așa cum arată autorii noii lucrări, trebuie să „simtă” aceste dimensiuni suplimentare. Dacă sunt prezente în unde gravitaționale, ar trebui să apară un ritm special, pe care îl numesc „modul de respirație”. Dacă „respirația” este detectată de detectori, atunci aceasta va fi prima confirmare experimentală a teoriei corzilor. În plus, ar trebui să apară un set de semnale de înaltă frecvență, asemănătoare mai multor sunete bruște cu o înălțime mare - un fel de „țipete” sau „scârțâituri” pe care dimensiunile suplimentare le vor anunța despre ele însele.
După cum notează autorii studiului, perechei de detectori LIGO nu au sensibilitatea de a detecta „modul de respirație”. Dar în Italia, al treilea detector, VIRGO, este actualizat în prezent. Va începe să funcționeze la capacitate maximă în 2018, iar apoi, probabil, va fi înregistrată „respirația” undelor gravitaționale. În ceea ce privește cel de-al doilea semn al măsurătorilor suplimentare - semnale de înaltă frecvență - observația lor, din păcate, necesită crearea unui nou detector, deoarece dispozitivele existente sunt proiectate pentru a studia semnale de joasă frecvență, și nu de înaltă frecvență.
Un articol științific cu rezultatele studiului a fost publicat în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
