Лови хвилю. Німецькі фізики знайшли ключ до інших вимірів у Всесвіті

10 травня 2017, 20:02
Якщо інші виміри справді існують, то вони проявляють себе через гравітаційні хвилі, стверджують фізики з німецького Інституту Макса Планка

Вони провели розрахунки, які показують, як саме мають поводитися гравітаційні хвилі, якщо інші виміри у Всесвіті дійсно існують. І пропонують провести ряд експериментів, які дозволять довести або спростувати ці припущення.

Відео дня

КОРОТКО:

  • Інші виміри можуть проявляти себе через вплив на гравітаційні хвилі.
  • Вивчення гравітаційних хвиль допоможе примирити квантову механіку з теорією відносності
  • Так може бути створена єдина теорія про іншi виміри у Всесвіті

Нова гіпотеза також пропонує рішення для однієї з найважливіших загадок сучасної фізики — чому гравітація є слабшою за інші фундаментальні сили природи. Так, нова теорія припускає, що гравітація «витікає» в інші виміри, які ми досі не зафіксували.

Физик Густаво Лусена Гомез считает, что ключом к пониманию Вселенной могут стать гравитационные волны
Физик Густаво Лусена Гомез считает, что ключом к пониманию Вселенной могут стать гравитационные волны Фото:

Повна картина

На перший погляд, Всесвіт здається цілком логічним, якщо розглядати його з точки зору чотирьох вимірів — довжини, ширини і висоти, а також часу. Однак, фізики-теоретики давно передбачали, що можуть бути й інші виміри. Зокрема, відома теорія струн припускає, що вимірювань існує 10.

Експерименти з частинками показують, що відсутні в традиційній моделі шість вимірювань могли б допомогти краще зрозуміти деякі процеси.

До того ж, від теорії струн не так-то просто відмахнутися, адже вона обіцяє примирення між класичною і квантовою фізикою.

Теорія струн припускає, що кварки — найменші частинки, які ми в змозі зафіксувати — насправді складаються з іще дрібніших частинок — частинок енергії, що виглядають як вібруючі струни.

Саме ці «струни» можуть пояснити природу сил, які є фундаментальними у Всесвіті, але так і не отримали тлумачення в сучасній фізиці. Наприклад, гравітація, електромагнетизм і ядерна взаємодія.

Основна проблема полягає в тому, що математичний опис «струн» припускає, як мінімум, 10 фізичних вимірювань. А сучасна наука поки не змогла знайти жодного нового виміру.

Нові пошуки

Густаво Лусена Гомез і Девід Андріот з Інституту гравітаційної фізики Спільноти Макса Планка в Потсдамі (Німеччина) висунули теорію про те, що довести існування інших вимірів можна завдяки гравітаційним хвилям.

Існування цих хвиль, що представляють собою пульсацію простору-часу, передбачив ще Альберт Ейнштейн. У 2015 році вони були знайдені дослідниками проекту LIGO, лабораторії якого розміщуються в Луїзіані та Каліфорнії.

Гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном, были зафиксированы в 2015 году / Калифорнийский технологический университет
Гравитационные волны, предсказанные Эйнштейном, были зафиксированы в 2015 году / Калифорнийский технологический университет Фото:

Гравітаційні хвилі подорожують крізь простір-час зі швидкістю світла, наслідком їх переміщення є вибухи зірок і злиття чорних дір.

Логічно припустити, що гравітаційні хвилі існують у всіх вимірах у Всесвіті, пояснять Гомез.

Виходячи з цієї передумови Гомез і Андріот створили математичну модель, що описує, який вплив мають надавати інші виміри на гравітаційні хвилі.

По-перше, вони вважають, що додаткові вимірювання можуть проявити себе завдяки високочастотним гравітаційним хвилям. По-друге, у різних вимірах гравітаційні хвилі мають по-різному впливати на розтяг «тканини» Всесвіту.

«Якщо в нашому Всесвіті існують додаткові виміри, вони можуть розтягувати простір-час таким чином, як це не можуть робити звичайні гравітаційні хвилі», - пояснює Гомез.

Для того, щоб перевірити першу частину гіпотези, необхідно дуже чутливе обладнання. В тисячі разів точніше, ніж лабораторії LIGO, які виявили гравітаційні хвилі.

У той же час, за наявності такої апаратури переконатися в тому, що знайдені гравітаційні хвилі потрібної частоти, буде не складно, підкреслюють автори дослідження, оскільки жоден відомий астрофізичний процес не може випромінювати гравітаційні хвилі настільки високої частоти.

Якщо такі хвилі будуть знайдені, це буде початком нової ери у фізиці, констатують Гомез і Андріот.

Другий шуканий фактор, який доведе існування інших вимірів — так званий «дихальний режим» гравітаційних хвиль. З точки зору наявних вимірювань, деякі особливості руху гравітаційних хвиль повинні здаватися аномаліями, впевнені автори дослідження.

Дослідники мають намір запросити підтримку лабораторій з детекторами LIGO для спостереження за одним і тим само експериментом з частками в режимі реального часу.

«Теоретично, «дихальний режим» деформує простір-час у певній манері, що стане чіткою ознакою існування інших вимірів», - відзначають автори роботи.

Більш того, наявність інших вимірів могло б пояснити, чому гравітація становить собою найбільшу з фундаментальних сил природи. Якщо гравітація існує у всіх вимірах, вона має бути слабкою силою, тому що ми бачимо лише її малу частину — ту, яка існує в видимих нам чотирьох вимірах, констатують дослідники.

Існування інших вимірів може бути тим самим Священним Граалем сучасної фізики, який так давно і наполегливо шукають вчені. Інші виміри могли би привести до створення єдиної теорії Всесвіту, яка примиряла б теорію квантового поля з загальними принципами відносності.

У такому Всесвіті можливі і антигравітація і переміщення зі швидкістю більше швидкості світла.

Тому вивчення природи гравітаційних хвиль представляється вкрай важливим, вважає Карла Лант, оглядач Futurism.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X