At studere gravitationsbølger kan hjælpe med at finde andre dimensioner
Hvis der findes andre dimensioner, manifesterer de sig gennem tyngdekraftsbølger, siger fysikere fra det tyske Max Planck Institute.
De udførte beregninger, der viser nøjagtigt, hvordan gravitationsbølger skal opføre sig, hvis andre dimensioner i universet virkelig eksisterer. Og de foreslår at gennemføre en række eksperimenter, der vil bevise eller modbevise disse antagelser.
Den nye hypotese tilbyder også en løsning på et af de vigtigste mysterier i moderne fysik - hvorfor tyngdekraften er svagere end resten af de grundlæggende naturkræfter. Således antyder den nye teori, at tyngdekraften "lækker" ind i andre dimensioner, som vi endnu ikke har registreret.
Fysiker Gustavo Lucena Gomez mener, at gravitationsbølger kan være nøglen til at forstå universet
Fuld billede
Salgsfremmende video:
Ved første øjekast virker universet ret logisk, når det ses i form af fire dimensioner - længde, bredde og højde samt tid. Teoretiske fysikere har imidlertid længe forudsagt, at der kunne være andre dimensioner. Især antager den berømte strengteori, at der er 10 dimensioner.
Partikeleksperimenter viser, at de seks dimensioner, der mangler i den traditionelle model, kunne hjælpe med bedre at forstå nogle af processerne.
Plus, strengteori er ikke let at afvise, da den lover en forsoning mellem klassisk og kvantefysik.
Stringteori antyder, at kvarker - de mindste partikler, vi kan detektere - faktisk består af endnu mindre partikler - energipartikler, der ligner vibrerende strenge.
Det er disse "strenge", der kan forklare arten af de kræfter, der er grundlæggende i universet, men ikke har modtaget en fortolkning i moderne fysik. For eksempel tyngdekraft, elektromagnetisme og nuklear interaktion.
Hovedproblemet er, at den matematiske beskrivelse af "strenge" involverer mindst 10 fysiske dimensioner. Og moderne videnskab har endnu ikke været i stand til at finde en eneste ny dimension.
Nye søgninger
Gustavo Lucena Gomez og David Andriot fra Max Planck Institute for Gravitational Physics i Potsdam, Tyskland, fremførte teorien om, at gravitationsbølger kan bevise eksistensen af andre dimensioner.
Albert Einstein forudsagde eksistensen af disse bølger, der repræsenterer pulseringen af rum-tid. I 2015 blev de fundet af forskere ved LIGO-projektet, hvis laboratorier er placeret i Louisiana og Californien.
Gravitationsbølger forudsagt af Einstein blev registreret i 2015 / California Institute of Technology
Tyngdekraftsbølger bevæger sig gennem rummet med lysets hastighed, hvilket resulterer i eksplosioner af stjerner og fusioner af sorte huller.
Det er logisk at antage, at gravitationsbølger findes i alle dimensioner i universet, forklarer Gomez.
Baseret på denne forudsætning oprettede Gomez og Andriot en matematisk model, der beskrev, hvordan andre målinger skulle påvirke tyngdekraftsbølger.
For det første tror de, at ekstra dimensioner kan manifestere sig gennem højfrekvente tyngdebølger. For det andet bør gravitationsbølger i forskellige dimensioner have forskellige effekter på strækningen af universets "væv".
”Hvis der er ekstra dimensioner i vores univers, kan de strække rumtid på en måde, som almindelige tyngdepunktbølger ikke kan,” forklarer Gomez.
For at teste den første del af hypotesen er der brug for meget følsomt udstyr. Tusinder af gange mere nøjagtige end LIGO-laboratorier, der registrerede gravitationsbølger.
På samme tid med sådant udstyr vil det ikke være vanskeligt at sikre sig, at der er fundet tyngdekraftsbølger med den krævede frekvens, understreger forfatterne af undersøgelsen, da ingen kendt astrofysisk proces kan udsende tyngdekraftsbølger med så høj frekvens.
Hvis der findes sådanne bølger, vil det være begyndelsen på en ny æra i fysik, stat Gomez og Andriot.
Den anden efterspurgte faktor, der vil bevise eksistensen af andre dimensioner, er den såkaldte "vejrtrækningstilstand" af tyngdebølger. Ud fra synspunktet om de tilgængelige målinger skulle nogle træk ved bevægelsen af gravitationsbølger synes at være anomalier, forfatterne af undersøgelsen er sikre.
Forskerne har til hensigt at anmode om støtte fra laboratorier med LIGO-detektorer for at observere det samme partikeleksperiment i realtid.
”I teorien deformerer” vejrtrækningstilstand”rumtid på en bestemt måde, hvilket vil være et klart tegn på eksistensen af andre dimensioner,” forfatterne af arbejdsnotatet.
Desuden kunne tilstedeværelsen af andre dimensioner forklare, hvorfor tyngdekraften er den mest grundlæggende kraft i naturen. Hvis tyngdekraften findes i alle dimensioner, skal den være en svag kraft, fordi vi kun ser en lille del af den - den der findes i de fire dimensioner, der er synlige for os, siger forskerne.
Forekomsten af andre dimensioner kan være den meget hellige gral af moderne fysik, som forskere har søgt så længe og vedvarende. Andre målinger kunne føre til oprettelsen af en samlet teori om universet, som ville forene kvantefeltteori med generelle relativitetsprincipper.
I et sådant univers er både tyngdekraft og bevægelser med en hastighed større end lysets hastighed mulige.
Derfor er det meget vigtigt at studere gravitationsbølgernes art, ifølge Karla Lant, en spaltist for Futurisme.