Braneworld contestă relativitatea generală a lui Einstein. Faceți clic pentru a mări
Oamenii de știință au fost intrigați de ani de zile cu privire la posibilitatea existenței unor dimensiuni suplimentare dincolo de cele trei pe care oamenii le putem înțelege. Acum cercetătorii de la universitățile Duke și Rutgers consideră că există o modalitate de a testa teoria cinci-dimensională (4 dimensiuni spațiale plus timpul) a gravitației care concurează cu teoria generală a relativității a lui Einstein. Această dimensiune suplimentară ar trebui să aibă efecte în cosmos, care pot fi detectate de sateliții care urmează să fie lansați în următorii ani.
Oamenii de știință de la universitățile Duke și Rutgers au dezvoltat un cadru matematic, spun că va permite astronomilor să testeze o nouă teorie în cinci dimensiuni a gravitației, care concurează cu teoria generală a relativității a lui Einstein.
Charles R. Keeton din Rutgers și Arlie O. Petters of Duke își bazează munca pe o teorie recentă numită modelul de gravitație al tipului Randall-Sundrum de tip II. Teoria susține că universul vizibil este o membrană (de aici „rameworld”) încorporată într-un univers mai mare, la fel ca o șuviță de alge filme care plutesc în ocean. „Universul ramurilor” are cinci dimensiuni - patru dimensiuni spațiale plus timp - în comparație cu cele patru dimensiuni - trei spațiale, plus timp - prevăzute în teoria generală a relativității.
Cadrul dezvoltat de Keeton și Petters prevede anumite efecte cosmologice care, dacă sunt observate, ar trebui să-i ajute pe oamenii de știință să valideze teoria ramurilor. Observațiile, au spus ei, ar trebui să fie posibile cu sateliții care urmează să fie lansați în următorii ani.
Dacă teoria ramurilor se dovedește a fi adevărată, „acest lucru ar deranja carteaua de mere”, a spus Petters. „S-ar confirma că există o a patra dimensiune a spațiului, ceea ce ar crea o schimbare filosofică în înțelegerea noastră despre lumea naturală.”
Descoperirile oamenilor de știință au apărut pe 24 mai 2006, în ediția online a revistei Physical Review D. Keeton este profesor de astronomie și fizică la Rutgers, iar Petters este profesor de matematică și fizică la Duke. Cercetarea lor este finanțată de Fundația Națională a Științei.
Modelul Randall-Sundrum rameworld - denumit pentru inițiatorii săi, fizicienii Lisa Randall de la Universitatea Harvard și Raman Sundrum de la Universitatea Johns Hopkins - oferă o descriere matematică a modului în care gravitația modelează universul care diferă de descrierea oferită de teoria generală a relativității.
Keeton și Petters s-au concentrat pe o consecință gravitațională particulară a teoriei lumii ramurilor care o distinge de teoria lui Einstein.
Teoria rameworld prezice că „găurile negre” relativ mici create în universul timpuriu au supraviețuit până în prezent. Găurile negre, cu masa similară cu un asteroid minuscul, ar face parte din „materia întunecată” din univers. După cum sugerează și numele, materia întunecată nu emite și nu reflectă lumina, ci exercită o forță gravitațională.
Teoria generală a relativității, pe de altă parte, prevede că astfel de găuri negre primordiale nu mai există, așa cum s-ar fi evaporat până acum.
"Când am estimat cât de departe ar putea fi găurile negre din lumea pământului de pe Pământ, am fost surprinși să aflăm că cele mai apropiate se vor afla bine pe orbita lui Pluto", a spus Keeton.
Petters a adăugat: „Dacă găurile negre din ramificativul formează chiar 1% din materia întunecată din partea noastră a galaxiei - o presupunere prudentă - ar trebui să existe câteva mii de găuri negre din sistemul nostru solar.”
Dar există cu adevărat găurile negre din rameworld - și, prin urmare, reprezintă o dovadă pentru teoria 5-D rameworld?
Oamenii de știință au arătat că ar trebui să fie posibil să răspundă la această întrebare observând efectele pe care găurile negre ale lumii ramifere le-ar exercita asupra radiațiilor electromagnetice care călătoresc pe Pământ de la alte galaxii. Orice astfel de radiații care trec lângă o gaură neagră vor fi acționate de forțele gravitaționale extraordinare ale obiectului - efect numit „obiectiv gravitațional”.
„Un loc bun pentru a căuta obiectivul gravitațional prin găuri negre din lumea ramurilor este în explozii de raze gamma care vin pe Pământ”, a spus Keeton. Aceste explozii cu raze gamma sunt considerate a fi produse de explozii enorme în univers. Astfel de explozii din spațiul exterior au fost descoperite în mod inadvertent de Forțele Aeriene ale Statelor Unite ale Americii în anii '60.
Keeton și Petters au calculat că găurile negre din rameworld ar împiedica razele gamma în același mod în care o rocă dintr-o baltă împiedică trecerea ondulărilor. Stânca produce un „model de interferență”, în care unele vârfuri de ondulare sunt mai mari, unele jgheaburi sunt mai adânci, iar unele vârfuri și jgheaburi se anulează reciproc. Modelul de interferență poartă semnătura caracteristicilor atât a rocii, cât și a apei.
În mod similar, o gaură neagră ramificată ar produce un model de interferență într-o explozie de trecere a razelor gamma în timp ce călătoresc pe Pământ, au spus Keeton și Petters. Oamenii de știință au prezis „franjuri” luminoase și întunecate rezultate în modelul de interferență, despre care au spus că oferă un mijloc de a deduce caracteristicile găurilor negre ale lumii ramifere și, la rândul lor, de spațiu și timp.
„Am descoperit că semnătura unei a patra dimensiuni a spațiului apare în tiparele de interferență”, a spus Petters. „Această dimensiune spațială suplimentară creează o contracție între franjuri în comparație cu ceea ce obțineți în Relativitatea generală.”
Petters și Keeton au spus că ar trebui să fie posibilă măsurarea modelelor previzibile cu raze gamma folosind Telescopul spațial de rază largă Gamma, care este programat să fie lansat pe o navă spațială în august 2007. Telescopul este un efort comun între NASA, Departamentul de Energie al SUA și instituțiile din Franța, Germania, Japonia, Italia și Suedia.
Oamenii de știință au spus că predicția lor se va aplica tuturor găurilor negre din lume, fie în sistemul nostru solar sau nu.
„Dacă teoria ramurilor este corectă”, au spus ei, „ar trebui să existe multe, multe alte găuri negre din lumea întreagă în univers, fiecare purtând semnătura unei a patra dimensiuni a spațiului.”
Sursa originală: Duke University
