Att studera gravitationsvågor kan hjälpa till att hitta andra dimensioner
Om andra dimensioner finns, så manifesterar de sig genom gravitationsvågor, säger fysiker från det tyska Max Planck-institutet.
De utförde beräkningar som visar exakt hur gravitationsvågor ska uppträda om andra dimensioner i universum verkligen finns. Och de föreslår att genomföra en serie experiment som kommer att bevisa eller motbevisa dessa antaganden.
Den nya hypotesen erbjuder också en lösning på ett av de viktigaste mysterierna i modern fysik - varför tyngdkraften är svagare än resten av naturens grundläggande krafter. Således antyder den nya teorin att tyngdkraften "läcker" in i andra dimensioner som vi ännu inte har registrerat.
Fysikern Gustavo Lucena Gomez tror att gravitationsvågor kan vara nyckeln till att förstå universum
Hel bild
Kampanjvideo:
Vid första anblicken verkar universum ganska logiskt när det betraktas som fyra dimensioner - längd, bredd och höjd, såväl som tid. Men teoretiska fysiker har länge förutspått att det kan finnas andra dimensioner. I synnerhet antar den berömda strängteorin att det finns 10 dimensioner.
Partikelexperiment visar att de sex dimensionerna som saknas i den traditionella modellen kan hjälpa till att förstå en del av processerna bättre.
Dessutom är strängteori inte lätt att avfärda eftersom det lovar en försoning mellan klassisk och kvantfysik.
Stringteori antyder att kvarkar - de minsta partiklarna vi kan upptäcka - faktiskt består av ännu mindre partiklar - energipartiklar som ser ut som vibrerande strängar.
Det är dessa "strängar" som kan förklara naturen hos de krafter som är grundläggande i universum, men som inte har fått någon tolkning i modern fysik. Till exempel gravitation, elektromagnetism och kärnkraftsinteraktion.
Huvudproblemet är att den matematiska beskrivningen av "strängar" involverar minst 10 fysiska dimensioner. Och modern vetenskap har ännu inte lyckats hitta en enda ny dimension.
Nya sökningar
Gustavo Lucena Gomez och David Andriot från Max Planck Institute for Gravitational Physics i Potsdam, Tyskland, framförde teorin om att gravitationsvågor kan bevisa existensen av andra dimensioner.
Albert Einstein förutspådde existensen av dessa vågor, som representerar pulsering av rymdtid. 2015 hittades de av forskare vid LIGO-projektet, vars laboratorier finns i Louisiana och Kalifornien.
Gravitationsvågor förutsagda av Einstein registrerades 2015 / California Institute of Technology
Gravitationsvågorna reser genom rymden med ljusets hastighet, vilket resulterar i explosioner av stjärnor och sammanslagningar av svarta hål.
Det är logiskt att anta att gravitationsvågor finns i alla dimensioner i universum, förklarar Gomez.
Baserat på denna förutsättning skapade Gomez och Andriot en matematisk modell som beskrev hur andra mätningar ska påverka gravitationsvågor.
Först tror de att extra dimensioner kan manifestera sig genom högfrekventa gravitationsvågor. För det andra borde gravitationsvågor i olika dimensioner ha olika effekter på sträckningen av universums "vävnad".
"Om det finns extra dimensioner i vårt universum kan de sträcka utrymmet på ett sätt som vanliga gravitationella vågor inte kan," förklarar Gomez.
För att testa den första delen av hypotesen krävs mycket känslig utrustning. Tusentals gånger mer exakt än LIGO-laboratorier, som upptäckte gravitationsvågor.
Samtidigt med sådan utrustning kommer det inte att vara svårt att se till att gravitationsvågor med den erforderliga frekvensen har hittats, undersöker författarna till studien, eftersom ingen känd astrofysisk process kan avge gravitationsvågor med så hög frekvens.
Om sådana vågor hittas kommer det att vara början på en ny era i fysik, säger Gomez och Andriot.
Den andra eftertraktade faktorn som kommer att bevisa förekomsten av andra dimensioner är det så kallade "andningsläget" för gravitationsvågor. Med tanke på de tillgängliga mätningarna bör vissa funktioner i gravitationsvågens rörelse tyckas vara avvikelser, författarna till studien är säkra.
Forskarna tänker begära stöd från laboratorier med LIGO-detektorer för att observera samma partikelexperiment i realtid.
"I teorin deformeras" andningsläget "rymdtid på ett visst sätt, vilket kommer att vara ett tydligt tecken på att det finns andra dimensioner," författarna till arbetsnotatet.
Dessutom kan närvaron av andra dimensioner förklara varför tyngdkraften är den mest grundläggande kraften i naturen. Om tyngdkraften finns i alla dimensioner, måste den vara en svag kraft, för vi ser bara en liten del av den - den som finns i de fyra dimensioner som är synliga för oss, säger forskarna.
Förekomsten av andra dimensioner kan vara den mycket heliga gralen för modern fysik som forskare har letat efter så länge och ihållande. Andra mätningar kan leda till skapandet av en enhetlig teori om universum, som skulle förena kvantfältteori med allmänna relativitetsprinciper.
I ett sådant universum är både tyngdkraft och rörelser med en hastighet större än ljusets hastighet möjliga.
Därför är det mycket viktigt att studera gravitationsvågens natur enligt Karla Lant, en kolumnist för Futurism.
