Немецкие физики нашли ключ к другим измерениям во Вселенной

Изучение гравитационных волн может помочь найти другие измерения. Если другие измерения действительно существуют, то они проявляют себя через гравитационные волны.

Это утверждают физики из немецкого Института Макса Планка, – сообщает nv.ua.

Они провели расчеты, которые показывают, как именно должны вести себя гравитационные волны, если другие измерения во Вселенной действительно существуют. И предлагают провести ряд экспериментов, которые позволят доказать или опровергнуть эти предположения.

Новая гипотеза также предлагает решение для одной из важнейших загадок современной физики – почему гравитация слабее других фундаментальных сил природы. Так, новая теория предполагает, что гравитация «утекает» в другие измерения, которые мы до сих пор не зафиксировали.

Полная картина

На первый взгляд, Вселенная кажется вполне логичной, если рассматривать её с точки зрения четырех измерений – длины, ширины и высоты, а также времени. Однако, физики-теоретики давно предполагали, что могут быть и другие измерения. В частности, известная теория струн предполагает, что существует 10 измерений.

Эксперименты с частицами показывают, что отсутствуют в традиционной модели шесть измерений могли бы помочь лучше понять некоторые процессы.

К тому же, от теории струн не так-то просто отмахнуться, ведь она обещает примирение между классической и квантовой физикой.

Теория струн предполагает, что кварки – мельчайшие частицы, которые мы в состоянии зафиксировать – на самом деле состоят из еще более мелких частиц – частиц энергии, которые выглядят как вибрирующие струны.

Именно эти «струны» могут объяснить природу сил, которые являются фундаментальными во Вселенной, но так и не получили толкование в современной физике. Например, гравитация, электромагнетизм и ядерное взаимодействие.

Основная проблема заключается в том, что математическое описание «струн» предполагает, как минимум, 10 физических измерений. А современная наука пока не смогла найти ни одного нового измерения.

Новые поиски

Густаво Лусена Гомез и Дэвид Андриот из Института гравитационной физики Сообщества Макса Планка в Потсдаме (Германия) выдвинули теорию о том, что доказать существование других измерений можно благодаря гравитационным волнам.

Существование этих волн, представляющих собой пульсацию пространства-времени, предсказал еще Альберт Эйнштейн. В 2015 году они были найдены исследователями проекта LIGO, лаборатории которого размещаются в Луизиане и Калифорнии.

Гравитационные волны путешествуют сквозь пространство-время со скоростью света, следствием их перемещения являются взрывы звезд и слияние черных дыр.

Логично предположить, что гравитационные волны существуют во всех измерениях во Вселенной, объяснил Гомез.

Исходя из этой предпосылки Гомез и Андриот создали математическую модель, описывающую влияние, какое должны оказывать другие измерения на гравитационные волны.

Во-первых, они считают, что дополнительные измерения могут проявить себя благодаря высокочастотным гравитационным волнам. Во-вторых, в разных измерениях гравитационные волны должны по-разному влиять на растяжение «ткани» Вселенной.

«Если в нашей Вселенной существуют дополнительные измерения, они могут растягивать пространство-время таким образом, как это не могут делать обычные гравитационные волны», – объясняет Гомес.

Для того, чтобы проверить первую часть гипотезы, необходимо очень чувствительное оборудование. В тысячи раз точнее, чем в лаборатории LIGO, где обнаружили гравитационные волны.

В то же время, при наличии такой аппаратуры убедиться в том, что найдены гравитационные волны нужной частоты, будет не сложно, подчеркивают авторы исследования, поскольку ни один известный астрофизический процесс не может излучать гравитационные волны столь высокой частоты.

Если такие волны будут найдены, это будет началом новой эры в физике, констатируют Гомез и Андриот.

Второй искомый фактор, который докажет существование других измерений – так называемый «дыхательный режим» гравитационных волн. С точки зрения имеющихся измерений, некоторые особенности движения гравитационных волн должны сдаваться аномалиями, уверены авторы исследования.

Исследователи намерены запросить поддержку лабораторий с детекторами LIGO для наблюдения за одним и тем же экспериментом с долями в режиме реального времени.

«Теоретически, «дыхательный режим» деформирует пространство-время в определенной манере, что станет четким признаком существования других измерений», – отмечают авторы работы.

Более того, наличие других измерений могло бы объяснить, почему гравитация представляет собой наибольшую из фундаментальных сил природы. Если гравитация существует во всех измерениях, она должна быть слабой силой, потому что мы видим лишь ее малую часть – ту, которая существует в видимых нам четырех измерениях, констатируют исследователи.

Существование других измерений может быть тем самым Священным Граалем современной физики, который так давно и упорно ищут ученые. Другие измерения могли бы привести к созданию единой теории Вселенной, которая примиряла бы теорию квантового поля с общими принципами относительности.

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

В такой Вселенной возможны и антигравитация и перемещение со скоростью выше скорости света.

Поэтому изучение природы гравитационных волн представляется крайне важным, считает Карла Лант.