Braneworld кидає виклик загальній відносності Ейнштейна. Натисніть, щоб збільшити
Вчені роками заінтригувались можливістю наявності додаткових вимірів понад трьох, які ми можемо зрозуміти. Зараз дослідники з університетів Дюка і Рутгерса вважають, що існує спосіб перевірити на п’ятивимірну теорію (4 просторових виміри плюс час) гравітації, яка конкурує із загальною теорією відносності Ейнштейна. Цей додатковий вимір повинен мати вплив у космосі, який можна виявити за допомогою супутників, запланованих до запуску в найближчі кілька років.
Вчені університетів Дюка і Ратгерса розробили математичну основу, яка, на їхню думку, дозволить астрономам перевірити нову п'ятивимірну теорію гравітації, яка конкурує із загальною теорією відносності Ейнштейна.
Чарльз Р. Кітон з Ратгерса та Арлі О. Петтерс Дюка засновують свою роботу на останній теорії, що називається моделлю гравітації Брендового світу ІІ типу Рандалла-Сундрума. Теорія стверджує, що видимий Всесвіт - це мембрана (звідси «світ свідомості»), вбудована у більший Всесвіт, подібно до пасма плівкових водоростей, що плавають в океані. "Всесвіт світового життя" має п'ять вимірів - чотири просторові виміри плюс час - порівняно з чотирма вимірами - три просторові плюс час - викладені в Загальній теорії відносності.
Розроблені рамки Кітона та Петтерса передбачають певні космологічні ефекти, які, якщо їх спостерігатимуть, повинні допомогти вченим підтвердити теорію світового світового життя. За їх словами, спостереження мають бути можливими для супутників, які планується запустити в найближчі кілька років.
Якщо теорія брендового світу виявиться істинною, "це засмутило б яблучну картку", - сказав Петтерс. "Це підтвердило б існування 4-го виміру космосу, який би створив філософський зсув у нашому розумінні природного світу".
Висновки вчених з'явилися 24 травня 2006 р. В інтернет-виданні журналу Physical Review Д. Кітон - професор астрономії та фізики в Ратгерсі, а Петтерс - професор математики та фізики в Дюка. Їх дослідження фінансується Національним науковим фондом.
Модель брейнсвіту Рендалла-Сундрума - названа своїми авторами, фізиками Лізою Рандаллом з Гарвардського університету та Раманом Сундрумом з університету Джона Хопкінса - дає математичний опис того, як гравітація формує Всесвіт, що відрізняється від опису, запропонованого Загальною теорією відносності.
Кітон і Петтерс зосередилися на одному конкретному гравітаційному наслідку теорії брейн-світу, який відрізняє її від теорії Ейнштейна.
Теорія брейнсвіту передбачає, що відносно невеликі «чорні діри», створені в ранньому Всесвіті, збереглися до наших днів. Чорні діри, маса яких схожа на крихітний астероїд, були б частиною "темної матерії" у Всесвіті. Як випливає з назви, темна речовина не випромінює і не відбиває світло, але справляє гравітаційну силу.
Загальна теорія відносності, з іншого боку, передбачає, що таких первісних чорних дір більше не існує, як вони б уже випарувалися.
"Коли ми оцінили, наскільки далекі чорні діри від Землі можуть бути від Землі, ми з подивом виявили, що найближчі будуть добре лежати всередині орбіти Плутона", - сказав Кітон.
Петтер додав: "Якщо чорні діри чорного світу утворюють навіть 1 відсоток темної речовини в нашій частині галактики - обережне припущення, - у нашій Сонячній системі повинно бути кілька тисяч чорних дір чорного світу".
Але чи дійсно існують чорні діри у braneworld - і тому вони є свідченням теорії 5-D braneworld?
Вчені показали, що відповісти на це питання слід, спостерігаючи за впливом, який чорні діри чорного світу матимуть на електромагнітне випромінювання, що подорожує на Землю з інших галактик. Будь-яке таке випромінювання, яке проходить поблизу чорної діри, буде діяти на себе величезними гравітаційними силами об'єкта - ефектом, який називається "гравітаційним лінзуванням".
"Гарне місце для пошуку гравітаційних лінзувань чорними дірами чорного світу - це вибухи гамма-променів, що надходять на Землю", - сказав Кітон. Вважається, що ці вибухи гамма-випромінювання спричинені величезними вибухами по всьому Всесвіту. Такі вибухи з космосу були виявлені ненавмисно ВВС США в 1960-х роках.
Кітон і Петтерс підрахували, що чорні діри чорного світу будуть перешкоджати гамма-випромінюванням так само, як скеля у ставку перешкоджає проходженню брижі. Скеля створює "інтерференційну картину" під час хвилі, в якій деякі вершини пульсацій вищі, деякі жолоби глибші, а деякі вершини та жолоби скасовують один одного. Інтерференційний малюнок має ознаки характеристик як скелі, так і води.
Аналогічно, чорна діра чорного світу створила б інтерференційну картину під час проходження спалаху гамма-променів під час подорожі до Землі, - сказали Кітон та Петтерс. Вчені спрогнозували отримані яскраві та темні «бахроми» в інтерференційній схемі, яка, за їхніми словами, є засобом виведення характеристик чорних дір чорного світу та, у свою чергу, простору та часу.
"Ми виявили, що підпис четвертого виміру простору фігурує в інтерференційних моделях", - сказав Петтер. "Цей додатковий просторовий вимір створює стиснення між бахромою порівняно з тим, що ви отримаєте в загальній відносності".
Петтер і Кітон сказали, що слід виміряти прогнозовані схеми бахромових променів за допомогою космічного телескопа великої площі, який планується запустити на космічному кораблі в серпні 2007 року. Телескоп - це спільна робота між NASA, Міністерство енергетики США та установи у Франції, Німеччині, Японії, Італії та Швеції.
Вчені заявили, що їх прогнозування стосуватиметься всіх чорних дір світового світу, чи то в нашій Сонячній системі, так і за її межами.
"Якщо теорія брейнсвіту правильна", - сказали вони, - у Всесвіті повинно бути багато-багато більше чорних дір, які мають підпис четвертого виміру простору.
Оригінальне джерело: Університет герцога
