Braneworld izaicina Einšteina vispārējo relativitāti. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Zinātnieki gadiem ilgi ir ieintriģēti par iespēju, ka ārpus tām trim, ko mēs cilvēki varam saprast, ir arī papildu dimensijas. Tagad Djūka un Rutgera universitāšu pētnieki domā, ka ir veids, kā pārbaudīt smaguma piecu dimensiju teoriju (4 telpiskās dimensijas plus laiks), kas konkurē ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju. Šai papildu dimensijai vajadzētu būt ietekmei kosmosā, kuru var noteikt ar satelītiem, kurus paredzēts palaist tuvāko gadu laikā.
Djūka un Rutgera universitāšu zinātnieki ir izstrādājuši matemātisko ietvaru, kas, pēc viņu domām, ļaus astronomiem pārbaudīt jaunu piecu dimensiju smaguma teoriju, kas konkurē ar Einšteina vispārējo relativitātes teoriju.
Čārlzs R. Keetons no Rutgersa un Ārlijs O. Petterss no hercoga balstās uz neseno teoriju, ko sauc par II tipa Randall-Sundrum braneworld gravitācijas modeli. Teorija uzskata, ka redzamais Visums ir membrāna (tātad “smadzeņu pasaule”), kas iestrādāta lielākā Visumā, līdzīgi kā okeānā peldošo plēkšņu jūraszāļu virkne. “Braneworld Visumam” ir piecas dimensijas - četras telpiskās dimensijas plus laiks -, salīdzinot ar četrām dimensijām - trīs telpiskas un plus laiks -, kas noteiktas Vispārējā relativitātes teorijā.
Keetona un Pettera izstrādātais ietvars paredz noteiktu kosmoloģisko efektu, kam, ja tas tiek novērots, vajadzētu palīdzēt zinātniekiem apstiprināt Braneworld teoriju. Pēc viņu domām, novērojumiem vajadzētu būt iespējami ar satelītiem, kurus paredzēts palaist tuvāko gadu laikā.
Ja braneworld teorija izrādīsies patiesa, “tas izjauks ābolu rati”, sacīja Petters. "Tas apstiprinātu, ka kosmosam ir 4. dimensija, kas radītu filozofiskas izmaiņas mūsu izpratnē par dabas pasauli."
Zinātnieku atklājumi parādījās 2006. gada 24. maijā žurnāla Physical Review tiešsaistes izdevumā. D. Keetons ir Rutgersas astronomijas un fizikas profesors, bet Petters ir hercoga matemātikas un fizikas profesors. Viņu pētījumus finansē Nacionālais zinātnes fonds.
Randall-Sundrum braneworld modelis - nosaukts par tā iniciatoriem, Hārvarda universitātes fiziķiem Lizu Randalu un Džona Hopkinsa universitātes Ramanu Sundrumu - sniedz matemātisku aprakstu par to, kā gravitācija veido Visumu, kas atšķiras no vispārīgās relativitātes teorijas piedāvātā apraksta.
Keetons un Petters koncentrējās uz vienu konkrētu smadzeņu pasaules teorijas gravitācijas sekām, kas to atšķir no Einšteina teorijas.
Braneworld teorija paredz, ka samērā mazie “melnie caurumi”, kas izveidoti agrīnajā Visumā, ir saglabājušies līdz mūsdienām. Melnie caurumi, kuru masa ir līdzīga niecīgam asteroīdam, būtu Visuma “tumšās vielas” sastāvdaļa. Kā norāda nosaukums, tumšā matērija neizstaro un neatstaro gaismu, bet gan rada gravitācijas spēku.
Turpretī Vispārējā relativitātes teorija paredz, ka šādi pirmatnējie melnie caurumi vairs nepastāv, jo tie līdz šim būtu iztvaikojuši.
"Kad mēs novērtējām, cik tālu Braneworld melnie caurumi varētu būt no Zemes, mēs bijām pārsteigti, ka tuvākie atradīsies labi Plutona orbītā," sacīja Keetons.
Petters piebilda: "Ja braneworld melnie caurumi veido pat 1 procentu tumšās vielas mūsu galaktikas daļā - tas ir piesardzīgs pieņēmums - tad mūsu Saules sistēmā vajadzētu būt vairākiem tūkstošiem Braneworld melno caurumu."
Bet vai tiešām pastāv Braneworld melnie caurumi - un tāpēc tie ir kā pierādījums 5-D Braneworld teorijai?
Zinātnieki parādīja, ka uz šo jautājumu vajadzētu būt iespējai atbildēt, novērojot ietekmi, ko Braneworld melnie caurumi radīs elektromagnētiskajam starojumam, kas no Zemes dodas no citām galaktikām. Jebkurš šāds starojums, kas nokļūst melnā cauruma tuvumā, tiks pakļauts objekta milzīgajiem gravitācijas spēkiem - efektam, ko sauc par “gravitācijas objektīvu”.
"Laba vieta, kur meklēt Braneworld melno caurumu gravitācijas objektīvus, ir gammas staru pārrāvumi, kas nonāk uz Zemes," sacīja Keetons. Tiek uzskatīts, ka šos gamma-staru pārrāvumus rada milzīgi sprādzieni visā Visumā. Šādus pārrāvumus no kosmosa nejauši atklāja ASV gaisa spēki 60. gados.
Keetons un Petters aprēķināja, ka braneworld melnie caurumi kavē gamma starus tādā pašā veidā, kā dīķī esošā klints aizsprosto garām esošos ripples. Klints rada “traucējumus”, kad dažas pulsācijas virsotnes ir augstākas, dažas siles ir dziļākas, bet dažas virsotnes un siles izsvītro viena otru. Traucējumiem ir gan klints, gan ūdens īpašību paraksts.
Līdzīgi, Braneworld melnais caurums radītu traucējumus gaumējošo staru pārsprāgšanas laikā, kad tie dodas uz Zemi, sacīja Keetons un Petters. Zinātnieki prognozēja radušās gaišās un tumšās “bārkstis” traucējumu modelī, kas, pēc viņu domām, nodrošina līdzekli, lai secinātu par pūtīšu pasaules melno caurumu un, savukārt, telpas un laika raksturlielumiem.
"Mēs atklājām, ka iejaukšanās modeļos parādās kosmosa ceturtās dimensijas paraksts," sacīja Petters. "Šī papildu telpiskā dimensija rada saraušanos starp bārkstīm salīdzinājumā ar to, ko jūs iegūtu vispārējā relativitātē."
Petters un Keetons sacīja, ka vajadzētu būt iespējai izmērīt paredzamos gamma-staru bārkstis, izmantojot Gamma-ray liela apgabala kosmisko teleskopu, kuru plānots palaist kosmosa kuģī 2007. gada augustā. Teleskops ir NASA, ASV Enerģētikas departaments un iestādes Francijā, Vācijā, Japānā, Itālijā un Zviedrijā.
Zinātnieki sacīja, ka viņu prognozes attieksies uz visiem smadzeņu pasaules melnajiem caurumiem neatkarīgi no tā, vai tie atrodas mūsu Saules sistēmā vai ārpus tās.
"Ja" Braneworld "teorija ir pareiza," viņi teica, "visā Visumā vajadzētu būt daudz, daudz vairāk" braneworld "melno caurumu, un katrs no tiem būtu ar kosmosa ceturtās dimensijas parakstu."
Oriģinālais avots: Hercoga universitāte
