Braneworld izziva Einsteinovo splošno relativnost. Kliknite za povečavo
Znanstvenike že leta zanimajo možnosti, da obstajajo dodatne dimenzije, ki presegajo tri, ki jih ljudje lahko razumemo. Zdaj raziskovalci z univerz Duke in Rutgers menijo, da je mogoče preizkusiti petodimenzionalno teorijo (4 prostorske dimenzije plus čas) gravitacije, ki tekmuje z Einsteinovo splošno teorijo relativnosti. Ta dodatna razsežnost naj bi imela v kozmosu učinke, ki jih bodo zaznali sateliti, ki naj bi se izstrelili v naslednjih nekaj letih.
Znanstveniki z univerz Duke in Rutgers so razvili matematični okvir, za katerega pravijo, da bo astronomom omogočil preizkus nove petodimenzionalne teorije gravitacije, ki tekmuje z Einsteinovo splošno teorijo relativnosti.
Charles R. Keeton iz Rutgersa in Arlie O. Petters of Duke svoje delo utemeljuje na nedavni teoriji, imenovani Ravall-Sundrum tip gravitacijskega modela tipa II. Teorija trdi, da je vidno vesolje membrana (od tod „braneworld“), vdelana v večje vesolje, podobno kot pramen filmske morske alge, ki plava v oceanu. "Vesolje Braneworld" ima pet dimenzij - štiri prostorske dimenzije plus čas - v primerjavi s štirimi dimenzijami - tremi prostorskimi in časom - iz splošne teorije relativnosti.
Okvir, ki sta ga razvila Keeton in Petters, napoveduje določene kozmološke učinke, ki bi lahko znanstvenikom pomagali pri potrditvi teorije o svetovnem svetu. Opažanja bi, kot so dejala, morala biti mogoča s sateliti, ki naj bi jih izstrelili v naslednjih nekaj letih.
Če se bo teorija braneworld izkazala za resnično, "bi to vznemirilo jabolko," je dejal Petters. "Potrdilo bi, da obstaja vesolje četrta dimenzija, ki bi ustvarila filozofski premik v našem razumevanju naravnega sveta."
Ugotovitve znanstvenikov so se pojavile 24. maja 2006 v spletni izdaji revije Physical Review D. Keeton je profesor astronomije in fizike pri Rutgersu, Petters pa profesor matematike in fizike pri Dukeu. Njihove raziskave financira Nacionalna znanstvena fundacija.
Model braneworld Randall-Sundrum - imenovan po svojih avtorjih, fiziki Lisi Randall z univerze Harvard in Ramanu Sundrumu z univerze Johns Hopkins - ponuja matematični opis, kako gravitacija oblikuje vesolje, ki se razlikuje od opisa, ki ga ponuja Splošna teorija relativnosti.
Keeton in Petters sta se osredotočila na eno posebno gravitacijsko posledico teorije braneworld, ki jo razlikuje od Einsteinove teorije.
Teorija braneworld predvideva, da so relativno majhne "črne luknje", ustvarjene v zgodnjem vesolju, preživele do danes. Črne luknje, z maso, podobno drobnemu asteroidu, bi bile del "temne snovi" v vesolju. Kot že ime pove, temna snov ne oddaja in ne odbija svetlobe, ampak ima gravitacijsko silo.
Splošna teorija relativnosti po drugi strani napoveduje, da takšnih prvotnih črnih lukenj ni več, saj bi do zdaj izhlapele.
"Ko smo ocenili, kako daleč so lahko črne luknje sveta od Zemlje, smo presenečeni ugotovili, da bi najbližje ležale dobro v Plutovi orbiti," je dejal Keeton.
Petters je dodal: "Če črne luknje v našem svetu tvorijo celo 1 odstotek temne snovi v našem delu galaksije - previdna domneva, bi moralo biti v našem osončju nekaj tisoč črnih lukenj."
Toda ali črne luknje braneworld resnično obstajajo - in zato predstavljajo dokaz za 5-D teorijo o braneworld?
Znanstveniki so pokazali, da bi bilo treba na to vprašanje odgovoriti z opazovanjem učinkov, ki bi jih imele črne luknje črnega sveta na elektromagnetno sevanje, ki potuje na Zemljo iz drugih galaksij. Vsako takšno sevanje, ki poteka blizu črne luknje, bo vplivalo na ogromne gravitacijske sile objekta - učinek, imenovan "gravitacijsko leče."
"Dober kraj za iskanje gravitacijskih leč s črnimi luknjami iz braneworld-a je napihnjenost gama žarkov, ki prihajajo na Zemljo," je dejal Keeton. Menijo, da so ti razpoki gama žarkov posledica ogromnih eksplozij po vesolju. Takšne vdore iz vesolja so ameriške letalske sile nenamerno odkrile v šestdesetih letih prejšnjega stoletja.
Keeton in Petters sta izračunala, da bi črne luknje v braneworldu ovirale gama žarke na enak način, kako skala v ribniku ovira prehodne valove. Kamnina ustvarja »vzorec motenj«, v katerem so nekateri vrhovi vrhov višji, nekateri koriti so globlji, nekateri vrhovi in korita pa se odpovedo drug drugemu. Interferenčni vzorec nosi značilnosti skale in vode.
Podobno bi črna luknja braneworld ustvarila vzorec motenj v minljivem sunku gama žarkov, ko potujejo na Zemljo, sta povedala Keeton in Petters. Znanstveniki so predvideli nastale svetle in temne "obrobje" v vzorcu motenj, za katerega pravijo, da zagotavlja sklepne značilnosti črnih lukenj črnega sveta in prostora in časa.
"Odkrili smo, da se v interferenčnih vzorcih pojavlja podpis četrte dimenzije prostora," je dejal Petters. "Ta dodatna prostorska dimenzija ustvarja krčenje med obrobami v primerjavi s tistim, ki bi ga dobili v Splošni relativnosti."
Petters in Keeton sta dejala, da bi bilo treba izmeriti predvidene vzorce obrobja gama-žarkov s pomočjo vesoljskega teleskopa Gama-ray, ki naj bi bil izstreljen na vesoljskem plovilu avgusta 2007. Teleskop je skupno prizadevanje med NASA, Ministrstvo za energetiko ZDA in ustanove v Franciji, Nemčiji, na Japonskem, v Italiji in na Švedskem.
Znanstveniki so povedali, da bo njihovo napoved veljalo za vse črne luknje v svetovnem svetu, bodisi v našem osončju ali zunaj njega.
"Če je teorija braneworld pravilna," so dejali, "po vsem vesolju bi moralo biti veliko, veliko več črnih lukenj, ki imajo vsak podpis četrte dimenzije vesolja."
Izvirni vir: Duke University
