Makso Planko gravitacinės fizikos instituto mokslininkai padarė išvadą, kad gravitacijos bangos turi turėti papildomų kosmoso matmenų, numatytų styginių teorijos, įspaudą.
XX amžius davė pasauliui dvi dideles fizikines teorijas - bendrąją reliatyvumo teoriją (GR) ir kvantinę mechaniką. Pirmasis susijęs su erdve, laiku ir sunkumais. Pavyzdžiui, ji paaiškina, kodėl laikrodžiai Žemės paviršiumi veiks šiek tiek lėčiau nei orbitoje. Kuriant GPS ir GLONASS sistemas, į tokias savybes reikia atsižvelgti. Bendrasis reliatyvumas taip pat susijęs su juodosiomis skylėmis ir kitais įdomiais dalykais.
- „Salik.biz“
Kvantinė mechanika yra mokslas apie mažiausią materijos sudedamąją dalį, pavyzdžiui, elektronus. Tai tapo visos šiuolaikinės elektronikos pagrindu, davusia mums kompiuterius, mobiliuosius telefonus ir apskritai viską, kas yra protingesni už lemputę.
Šios dvi teorijos turi apgailėtiną trūkumą: jos nesuderinamos viena su kita. Jei mes juos pritaikome tam pačiam objektui, tada bendras reliatyvumas sako vieną dalyką, o kvantinė mechanika sako kitą, ir prieštaravimo niekaip negalima pašalinti. Tai nėra taip svarbu praktikoje, nes bendrojo reliatyvumo poveikis pastebimas tik labai masyviems kūnams (planetoms, žvaigždėms, juodosioms skylėms), o kvantiniai efektai - labai mažiems (elementariosioms dalelėms). Tačiau fizikams jau seniai rūpėjo dviejų didžiausių šių laikų fizinių teorijų nesuderinamumas. Dėl šios priežasties mokslininkai ieško išsamesnės teorijos, kuri „suderintų“kvantinę mechaniką ir bendrąją reliatyvumą, taip pat aprašytų mikro- ir makrokosmosą, naudojant vienodus dėsnius.
Garsiausias kandidatas į šį vaidmenį yra styginių teorija. Tai tikrai parodo, kaip galite pašalinti prieštaravimus ir sujungti dvi teorijas. Tačiau jis turi savo trūkumą: skirtingai nuo pačios bendrosios reliatyvumo ir pačios kvantinės mechanikos, jis atkakliai atmeta eksperimentinį patikrinimą. Fizikai karčiai juokauja, kad jie išbandytų stygų teoriją, jei turėtų galaktikos dydžio greitintuvą.
Kaip išsiaiškino Davidas Andriotas ir Gustavo Lucena Gómezas iš Vokietijos Makso Planko gravitacinės fizikos instituto, tokio milžiniško aparato gali prireikti. Styginių teoriją patvirtinti galima stebint gravitacines bangas - nuostabų reiškinį, kurį ilgą laiką prognozavo teoretikai, tačiau eksperimentiškai atrado tik 2015 m.
Prisiminkime, kad kai kurie grandioziniai procesai, pavyzdžiui, juodųjų skylių susidūrimai, sutrikdo gravitacinį lauką, o bangos teka juo. Nuo to visi objektai, patekę į gravitacinę bangą, su laiku pradeda šiek tiek pasislinkti. Šie svyravimai yra per maži, kad būtų galima pastebėti plika akimi. Be to, įprastame gyvenime juos visiškai blokuoja vibracija, atsirandanti iš gatve važiuojančio automobilio ar kaimyno perkeltos spintelės. Tačiau specialiai šiems tikslams sukurti labai jautrūs detektoriai, paslėpti giliai po žeme ir ypač apsaugoti nuo pašalinių vibracijų, gali pakelti gravitacinę bangą, kuri pirmą kartą nutiko prieš dvejus metus.
Bet, kaip paaiškėja, jie sugeba duoti ne tik šį rezultatą. Remiantis Andrio ir Gomezo išvadomis, gravitacinių bangų stebėjimas galėtų paremti stygų teoriją. Faktas yra tas, kad pagal šią teoriją erdvė išvis nėra trimatė - ji yra devynių dimensijų. Mes nepastebime šešių papildomų matmenų, nes jie yra per maži. Taigi, veidrodis mums atrodo lygus, nors verta žiūrėti į jo paviršių per mikroskopą ir ant jo matysime ištisas „kalnų grandines“ir „tarpeklius“.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kaip rodo naujojo darbo autoriai, gravitacijos bangos turi „jausti“šias papildomas dimensijas. Jei jie yra gravitacinėse bangose, turėtų atsirasti specialus ritmas, kurį jie vadina „kvėpavimo režimu“. Jei detektoriai aptinka „kvėpavimą“, tai bus pirmasis eksperimentinis stygų teorijos patvirtinimas. Be to, turėtų pasirodyti aukšto dažnio signalų rinkinys, panašus į kelis staigius aukštų garsų garsus - tai savotiški „riksmai“ar „šauksmai“, kuriuos papildomi matmenys išgirs apie save.
Kaip pažymi tyrimo autoriai, LIGO detektorių porai trūksta jautrumo aptikti „kvėpavimo režimą“. Tačiau Italijoje šiuo metu yra atnaujinamas trečiasis detektorius VIRGO. Jis pradės veikti visu pajėgumu 2018 m., Tada galbūt bus užfiksuotas gravitacinių bangų „kvėpavimas“. Kalbant apie antrąjį papildomų matavimų ženklą - aukšto dažnio signalus - jų stebėjimui, deja, reikia sukurti naują detektorių, nes esami prietaisai yra skirti žemo, o ne aukšto dažnio signalams tirti.
Mokslinis straipsnis su tyrimo rezultatais buvo paskelbtas žurnale „Cosmology and Astroparticle Physics“.