Znanstvenici Instituta Max Planck za gravitacijsku fiziku zaključili su da gravitacijski valovi moraju nositi trag dodatnih dimenzija prostora predviđenih teorijom struna.
20. stoljeće svijetu je dalo dvije velike fizičke teorije - opću teoriju relativnosti (GR) i kvantnu mehaniku. Prvi se bavi prostorom, vremenom i gravitacijom. Na primjer, ona objašnjava zašto će satovi nešto sporije teći na površini Zemlje nego u orbiti. Takve značajke moraju se uzeti u obzir pri izradi GPS i GLONASS sustava. Opća relativnost također se bavi crnim rupama i drugim zanimljivostima.
Kvantna mehanika je znanost o ponašanju najmanjih sastojaka materije, poput elektrona. Postala je osnova za svu modernu elektroniku koja nam je dala računala, mobilne telefone i općenito sve što je pametnije od žarulje.
Te dvije teorije imaju nesretnu manu: one su međusobno nespojive. Ako ih primijenimo na isti objekt, tada opća relativnost kaže jedno, a kvantna mehanika drugo, a suprotnost se ne može eliminirati na bilo koji način. To u praksi nije toliko važno, jer su učinci opće relativnosti uočljivi samo za vrlo masivna tijela (planete, zvijezde, crne rupe), a kvantni efekti - za vrlo mala (elementarne čestice). Ali fizičari su dugo zabrinuti zbog nespojivosti dviju najvećih fizičkih teorija našeg vremena. Iz tog razloga, znanstvenici traže cjelovitiju teoriju koja će "pomiriti" kvantnu mehaniku i opću relativnost, a također će opisati mikro i makrokozmos koristeći jedinstvene zakone.
Najpoznatiji kandidat za ovu ulogu je teorija struna. To stvarno pokazuje kako možete ukloniti kontradikciju i kombinirati dvije teorije. Ali ima i svoj nedostatak: za razliku od opće relativnosti i same kvantne mehanike, ona tvrdoglavo prkosi eksperimentalnoj provjeri. Fizičari se ogorčeno šale da bi testirali teoriju struna ako imaju akcelerator veličine galaksije.
Kao što su otkrili David Andriot i Gustavo Lucena Gómez iz njemačkog Instituta za gravitacijsku fiziku Maxa Plancka, takav gigantski stroj možda neće biti potreban. Potvrda teorije struna može se dobiti promatranjem gravitacijskih valova - nevjerojatna pojava koju su teoretičari dugo predviđali, ali eksperimentalno otkrivena tek 2015. godine.
Prisjetimo se da neki grandiozni procesi, na primjer, sudara crnih rupa, remete gravitacijsko polje i valovi teče duž njega. Iz toga se svi predmeti zahvaćeni gravitacijskim valom vremenom počinju lagano njihati s njim. Te fluktuacije su premale da bi se primijetile golim okom. Osim toga, u uobičajenom su životu potpuno blokirane vibracijama iz automobila koji se vozi po ulici ili kabineta koji je preselio susjed. No, posebno stvoreni za te svrhe, vrlo osjetljivi detektori, skriveni duboko pod zemljom i izuzetno zaštićeni od svih stranih vibracija, mogu pokupiti gravitacijski val, koji se prvi put dogodio prije dvije godine.
Ali, kako se ispostavilo, oni su u stanju dati ne samo ovaj rezultat. Prema Andrio i Gomezovim nalazima, promatranje gravitacijskih valova moglo bi podržati teoriju struna. Činjenica je da, prema ovoj teoriji, prostor uopće nije trodimenzionalan - on je deverodimenzionalan. Ne primjećujemo šest dodatnih dimenzija jer su premale. Dakle, ogledalo nam se čini glatkim, mada vrijedi pogledati njegovu površinu mikroskopom, a na njemu ćemo vidjeti čitave „planinske vrtove“i „klisure“.
Promotivni video:
Gravitacijski valovi, kako pokazuju autori novog djela, moraju "osjetiti" ove dodatne dimenzije. Ako su prisutni u gravitacijskim valovima, trebao bi se pojaviti poseban ritam, koji nazivaju "način disanja". Ako detektor detektira "disanje", to će biti prva eksperimentalna potvrda teorije struna. Pored toga, trebao bi se pojaviti skup visokofrekventnih signala, sličan nekoliko iznenadnih visokih zvukova - vrsta „vriska“ili „škljocanja“koje će dodatne dimenzije objaviti o sebi.
Kao što autori studije napominju, par LIGO detektora nedostaje osjetljivosti za otkrivanje "načina disanja". No u Italiji se treći detektor VIRGO trenutno nadograđuje. U punom kapacitetu počet će raditi 2018. godine, a tada će se zabilježiti možda i „disanje“gravitacijskih valova. Što se tiče drugog znaka dodatnih mjerenja - visokofrekventnih signala - njihovo promatranje, nažalost, zahtijeva stvaranje novog detektora, budući da su postojeći uređaji dizajnirani za proučavanje niskofrekventnih, a ne visokofrekventnih signala.
Znanstveni članak s rezultatima studije objavljen je u časopisu Cosmology and Astroparticle Physics.
