Hvis vi ønsker at finde yderligere dimensioner i vores univers, det vil sige eksistensen, som den såkaldte strengteori prøver at forklare os for, skal vi henlede opmærksomheden på tyngdekraftsbølger. Fordi de kan være nøglen til deres opdagelse, siger fysikere.
Sådan kan du kort beskrive ideen om en ny hypotese, der forsøger at finde et svar på fysikens uopløste gåte: hvorfor er tyngdekraften faktisk svagere end andre grundlæggende kræfter i vores univers? I henhold til den nye hypotese fører "tætheden" af tyngdekraften lige til andre dimensioner, som vi endnu ikke har opdaget.
”Muligheden for andre dimensioner er blevet drøftet i ganske lang tid og fra helt forskellige synsvinkler,” siger Emilian Dudas fra Ecole Polytechnique i Paris.
"Tyngdekraftsbølger på sin side kan være nøglen til at opdage disse ekstra dimensioner."
Ideen om fire dimensioner er nu bredt accepteret - tre rumlige (længde, bredde, højde) og en tidsmæssig (tid). Vores viden om, hvordan materien opfører sig i de mindste skalaer, indeholder imidlertid mange huller, som yderligere seks dimensioner kan udfylde. Dette er en mening om strengteorien, hvorefter alt i universet kunne være meget lettere at forstå og forklare, hvis vi var enige om ideen om eksistensen af 10 dimensioner. Derudover ses strengteori som den mest sandsynlige måde til endelig at bygge bro mellem klassisk og kvantefysik, idet den bliver grundlaget for den fremtidige teori om kvantetyngdekraft.
I henhold til denne teori kan de mindste partikler af stof, som vi kan detektere, kvarker, faktisk bestå af endnu mindre partikler - en-dimensionelle energifibre, der opfører sig som vibrerende strenge. Forskere er meget interesseret i disse "strenge" af en enkel grund. Det antages, at de vil være i stand til at gøre, hvad vores moderne fysik ikke er i stand til, nemlig nøjagtigt at beskrive alle de mest grundlæggende kræfter, vi kender, inklusive tyngdekraft, elektromagnetisme og nukleare kræfter. De kan også hjælpe os med at forstå, hvorfor universet stadig udvides. Imidlertid er det største (og måske det eneste betydningsfulde) problem, at de (strenge) kræver mindst 10 dimensioner for deres matematiske begrundelse. Og problemet er, at vi ikke engang er kommet tæt påfor at åbne et enkelt ekstra.
Ikke desto mindre er fysikerne Gustavo Lucena-Gomez og David Andriot fra Max Planck Institute for Physics i Tyskland overbevist om, at vi har håb for opdagelsen af disse ekstra dimensioner. Og dette håb er tyngdekraften, der forudsagt for længe siden af den store Einstein og først for nylig blev bekræftet af moderne forskere.
Tyngdepunktbølger blev et af de hotteste emner i det forløbne år, da fysikere ved LIGO - to kæmpeobservatorier beliggende i de amerikanske stater Louisiana og Californien - for første gang meddelte, at de havde opdaget direkte bevis for eksistensen af de såkaldte krusninger i rumtid, hvilket er omkring 100 år siden forudsagt af Einstein. Disse bølger bevæger sig gennem rumtiden med lysets hastighed og er resultatet af nogle af de mest katastrofale begivenheder i universet, såsom fusionering af sorte huller eller eksploderende stjerner. De er i stand til at passere igennem og derved påvirke alle dimensioner, vi kender i universet, og mest sandsynligt, endda de, som vi endnu ikke er i stand til at opdage.
Salgsfremmende video:
”Hvis der er yderligere dimensioner i universet, ville det være logisk at antage, at der findes gravitationsbølger i alle disse dimensioner,” kommenterer Gomez.
Gomez og Andriot udviklede en matematisk model, der beskrev de påståede virkninger af tyngdekraftsbølger på målinger og identificerede to nøglefaktorer. For det første, ifølge forskerne, kan ekstra dimensioner manifestere sig takket være højfrekvente tyngdebølger. For det andet bør gravitationsbølger i forskellige dimensioner have forskellige effekter på strækningen af universets "væv".
Ifølge forskerne kræver detektion i det første tilfælde udstyr, der er tusindvis af gange mere følsomt end det for den samme LIGO.
”Vi har endnu ikke stødt på astrofysiske processer, der skaber tyngdekraftsbølger med en frekvens, der er meget højere end 1000 Hz, derfor ville vi med en passende superkraftig og følsom detektor straks forstå, hvad vi er vidne til. Bestemmelse af frekvenser på et sådant niveau kunne antyde opdagelsen af ny fysik."
Og det andet tilfælde kræver, at fysikere undersøger anomale ændringer i påvirkningen af rumtiden for "almindelige tyngdepunktbølger" (det vil sige dem, som vi nu kan bestemme), og dem, der ville have haft tyngdekraftsbølger fra andre dimensioner.
"Deformationen af rumtid ville blive præsenteret i en bestemt, karakteristisk form," - siger forskerne.
Newsweek videnskabskolumnist Hannah Osborne er mere optimistisk med hensyn til muligheden for at opdage yderligere dimensioner gennem deres indflydelse på tyngdekraftsbølger. Efter hendes mening er det nødvendigt med en detektor med følsomhedsniveauet for tre LIGO-laboratorier på én gang, der fungerer som en helhed. Osborne mener, at "sådanne teknologier vil blive tilgængelige i den nærmeste fremtid."
Eksistensen af andre dimensioner kan være selve svaret fra 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.
Opfattelsen om sandsynligheden for eksistensen af ekstra dimensioner deles af mange forskere. For eksempel mener den teoretiske fysiker Bobby Acharia fra King's College London, at universet er meget mere komplekst, end det ser ud ved første øjekast, og alt kan gemme sig i det. Han tror på yderligere dimensioner, men er klar over, at det nuværende teknologiniveau ikke tillader dem at blive opdaget.
”For at skabe og omfordele tyngdekraftsbølger til andre dimensioner, har du brug for en kolossal mængde energi. Selv hvis du formår at skabe bølger, der siver ind i andre dimensioner, vil skalaen være så lille, at frekvensen af gravitationsbølger i dette tilfælde vil være meget høj, meget højere end de nuværende detektionsegenskaber for LIGO-gravitationsbølgedetektoren."
NIKOLAY KHIZHNYAK