Dacă dorim să găsim dimensiuni suplimentare în Universul nostru, adică existența așa-numitei teorii a corzilor încearcă să ne explice, atunci ar trebui să ne îndreptăm atenția asupra undelor gravitaționale. Pentru că pot fi cheia descoperirii lor, spun fizicienii.
Așa puteți descrie pe scurt ideea unei noi ipoteze, care încearcă să găsească un răspuns la ghicitoarea nesoluționată a fizicii: de ce gravitatea este de fapt mai slabă decât alte forțe fundamentale ale universului nostru? Conform noii ipoteze, „scurgerea” gravitației duce doar la alte dimensiuni pe care încă nu le descoperim.
„Posibilitatea altor dimensiuni a fost discutată de ceva vreme și din puncte de vedere complet diferite”, spune Emilian Dudas de la Ecole Polytechnique din Paris.
„Valurile gravitaționale, la rândul lor, ar putea fi cheia pentru descoperirea acestor dimensiuni suplimentare”.
Ideea de patru dimensiuni este acum acceptată pe scară largă - trei spațiale (lungime, lățime, înălțime) și una temporală (timp). Cu toate acestea, cunoștințele noastre despre modul în care se comportă materia la cele mai mici scări conțin multe lacune pe care ar putea să le completeze șase dimensiuni suplimentare. Aceasta este opinia Teoriei șirurilor, conform căreia totul din Univers ar putea fi mult mai ușor de înțeles și explicat dacă am fi de acord cu ideea existenței a 10 dimensiuni. În plus, Teoria șirurilor este văzută ca cea mai probabilă modalitate de a pune capăt diferenței dintre fizica clasică și cea cuantică, devenind fundamentul viitoarei teorii a gravitației cuantice.
Conform acestei teorii, cele mai mici particule de materie pe care le putem detecta, quarks, pot fi de fapt formate din particule chiar mai mici - fibre de energie unidimensionale care se comportă ca șiruri vibrante. Oamenii de știință sunt foarte interesați de aceste „șiruri” dintr-un simplu motiv. Se crede că vor putea face ceea ce fizica noastră modernă nu este în stare să facă, și anume: să descrie cu exactitate toate cele mai fundamentale forțe cunoscute de noi, inclusiv gravitația, electromagnetismul și forțele nucleare. De asemenea, ne pot ajuta să înțelegem de ce universul încă se extinde. Cu toate acestea, principala (și poate singura problemă semnificativă) este aceea că acestea (șiruri) necesită cel puțin 10 dimensiuni pentru justificarea lor matematică. Iar problema este că nici măcar nu ne-am apropiatpentru a deschide unul singur suplimentar.
Cu toate acestea, fizicienii Gustavo Lucena-Gomez și David Andriot de la Institutul Max Planck pentru Fizică din Germania sunt convinși că avem speranță pentru descoperirea acestor dimensiuni suplimentare. Iar această speranță este valurile gravitaționale prezise cu mult timp în urmă de marele Einstein și confirmate recent doar de oamenii de știință moderni.
Valurile gravitaționale au devenit unul dintre cele mai tari subiecte ale anului trecut, când fizicienii de la LIGO - două observatorii uriașe situate în statele americane Louisiana și California - au anunțat pentru prima dată că au descoperit dovezi directe pentru existența așa-numitelor onduleuri ale spațiului-timp, care este aproximativ 100. cu ani în urmă prevăzuți de Einstein. Aceste valuri călătoresc prin spațiu-timp cu viteza luminii și sunt rezultatul unora dintre cele mai catastrofale evenimente din univers, cum ar fi fuzionarea găurilor negre sau a explodării stelelor. Aceștia sunt capabili să treacă și să afecteze astfel toate dimensiunile cunoscute de noi în Univers și, cel mai probabil, chiar și pe cele pe care încă nu le putem detecta.
Video promotional:
„Dacă în univers există dimensiuni suplimentare, atunci ar fi logic să presupunem că undele gravitaționale vor exista în toate aceste dimensiuni”, comentează Gomez.
Gomez și Andriot au dezvoltat un model matematic care descrie efectele presupuse ale undelor gravitaționale asupra măsurătorilor și au identificat doi factori cheie. În primul rând, potrivit cercetătorilor, dimensiunile suplimentare se pot manifesta datorită undelor gravitaționale de înaltă frecvență. În al doilea rând, în diferite dimensiuni, undele gravitaționale ar trebui să aibă efecte diferite asupra întinderii „țesutului” Universului.
Potrivit cercetătorilor, în primul caz, detectarea ar necesita echipamente care sunt de mii de ori mai sensibile decât cele ale aceluiași LIGO.
„Nu am întâlnit încă procese astrofizice care creează unde gravitaționale cu o frecvență mult mai mare de 1000 Hz. Prin urmare, cu un detector adecvat, puternic și puternic, am înțelege imediat ce asistăm. Determinarea frecvențelor de acest nivel ar putea să sugereze descoperirea fizicii noi."
Iar cel de-al doilea caz va solicita fizicienilor să studieze schimbări anormale în impactul asupra spațiului-timp al „undelor gravitaționale obișnuite” (adică a celor pe care le putem determina acum) și a celor care ar fi avut unde gravitaționale din alte dimensiuni.
„Deformația spațiului-timp ar fi prezentată într-o anumită formă distinctivă” - spun oamenii de știință.
Columna științifică Newsweek, Hannah Osborne, este mai optimistă cu privire la posibilitatea de a detecta dimensiuni suplimentare prin influența lor asupra undelor gravitaționale. În opinia ei, va fi necesar un detector cu nivelul de sensibilitate a trei laboratoare LIGO simultan, care funcționează în ansamblu. Osborne consideră că „astfel de tehnologii vor deveni disponibile în viitorul apropiat”.
Existența altor dimensiuni poate fi chiar răspunsul fizicii moderne, pe care oamenii de știință au căutat-o 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.
Opinia despre probabilitatea existenței unor dimensiuni suplimentare este împărtășită de mulți oameni de știință. De exemplu, fizicianul teoretic Bobby Acharia de la King's College London consideră că universul este mult mai complex decât pare la prima vedere și orice se poate ascunde în el. El crede în dimensiuni suplimentare, dar este conștient de faptul că nivelul actual de tehnologie nu le permite să fie descoperite.
„Pentru a crea și a redistribui undele gravitaționale în alte dimensiuni, veți avea nevoie de o cantitate colosală de energie. Chiar dacă reușești să creezi valuri care se scurg în alte dimensiuni, scala va fi atât de mică încât frecvența undelor gravitaționale în acest caz va fi foarte mare, mult mai mare decât capacitățile de detectare actuale ale detectorului de unde gravitaționale LIGO."
NIKOLAY KHIZHNYAK
