Braneworld оспорва общата относителност на Айнщайн. Щракнете за уголемяване
Учените от години се заинтригуват от възможността да има допълнителни измерения отвъд трите, които хората можем да разберем. Сега изследователи от университетите на Дюк и Рутгер смятат, че има начин да се тества за петизмерна теория (4 пространствени измерения плюс време) на гравитацията, която се конкурира с общата теория на относителността на Айнщайн. Това допълнително измерение трябва да има ефекти в Космоса, които се откриват от спътници, планирани да бъдат изстреляни през следващите няколко години.
Учени от университетите Дюк и Рутгерс са разработили математическа рамка, за която казват, че ще даде възможност на астрономите да тестват нова петизмерна теория на гравитацията, която се конкурира с общата теория на относителността на Айнщайн.
Чарлз Р. Кийтън от Рутгърс и Арли О. Петърс от Дюк базират своята работа на скорошна теория, наречена модел на гравитация на брейн-света тип II на Рандал-Сундрум. Теорията твърди, че видимата Вселена е мембрана (оттук и „braneworld“), вградена в по-голяма вселена, подобно на кичур от филмови водорасли, плаващи в океана. „Вселената на braneworld“ има пет измерения - четири пространствени измерения плюс време - в сравнение с четирите измерения - три пространствени, плюс време - изложени в Общата теория на относителността.
Рамката, която Кийтън и Петърс разработва, предсказва определени космологични ефекти, които, ако бъдат наблюдавани, би трябвало да помогнат на учените да утвърдят теорията на света на мозъка. Според тях наблюденията трябва да са възможни със спътници, планирани да бъдат изстреляни през следващите няколко години.
Ако теорията на braneworld се окаже вярна, "това би разстроило ябълковата картичка", каза Петърс. „Това би потвърдило, че има 4-то измерение към космоса, което би създало философска промяна в нашето разбиране за природния свят.“
Констатациите на учените се появиха на 24 май 2006 г. в онлайн изданието на списанието Physical Review Д. Кийтън е професор по астрономия и физика в Рутгерс, а Петърс е професор по математика и физика в Дюк. Изследванията им се финансират от Националната научна фондация.
Моделът на Braneworld Randall-Sundrum - наречен за своите инициатори, физиците Лиза Рандал от Харвардския университет и Раман Сундрум от университета Джон Хопкинс - предоставя математическо описание на това как гравитацията оформя Вселената, което се различава от описанието, предлагано от Общата теория на относителността.
Кийтън и Петърс се съсредоточиха върху една конкретна гравитационна последица от теорията на света на мозъка, която я отличава от теорията на Айнщайн.
Теорията на braneworld предсказва, че сравнително малки „черни дупки“, създадени в ранната Вселена, са оцелели до наши дни. Черните дупки с маса, подобна на мъничък астероид, биха били част от „тъмната материя“ във Вселената. Както подсказва името, тъмната материя не излъчва и не отразява светлина, а упражнява гравитационна сила.
Общата теория на относителността, от друга страна, прогнозира, че такива първични черни дупки вече не съществуват, тъй като те биха се изпарили досега.
„Когато преценихме колко далечни черни дупки могат да бъдат от Земята, с изненада установихме, че най-близките ще лежат добре в орбитата на Плутон“, каза Кийтън.
Петърс добави: "Ако черните дупки на брейн-света образуват дори 1% от тъмната материя в нашата част на галактиката - предпазливо предположение, в нашата Слънчева система трябва да има няколко хиляди черни дупки на брад-света."
Но наистина ли съществуват черни дупки на braneworld - и следователно застават като доказателство за 5-D теорията за braneworld?
Учените показаха, че би трябвало да бъде възможно да се отговори на този въпрос, като се наблюдават ефектите, които черните дупки на бълнувския свят биха оказали върху електромагнитното излъчване, пътуващо към Земята от други галактики. Всяко такова излъчване, минаващо близо до черна дупка, ще бъде въздействано от огромните гравитационни сили на обекта - ефект, наречен „гравитационно лещиране“.
„Доброто място за търсене на гравитационно обективиране от черни дупки на braneworld е в изблици на гама-лъчи, идващи на Земята“, казва Кийтън. Смята се, че тези изблици на гама-лъчи са предизвикани от огромни експлозии в цялата Вселена. Такива изблици от космоса бяха открити по невнимание от ВВС на САЩ през 60-те години.
Кийтън и Петърс са изчислили, че черните дупки на брейн-света ще възпрепятстват гама-лъчите по същия начин, когато скала в езерце възпрепятства преминаването на вълнички. Скалата произвежда „интерферентен модел“ в хода си, при който някои пулсации са по-високи, някои корита са по-дълбоки, а някои върхове и корита се отменят взаимно. Интерференционният модел носи знака както на скалата, така и на водата.
По подобен начин, черната дупка на Braneworld би създала интерферентен модел при преминаващ изблик на гама лъчи, докато пътуват до Земята, заявиха Кийтън и Петърс. Учените предсказали получените ярки и тъмни „ресни“ в интерференционния модел, който според тях осигурява средство за извеждане на характеристики на черните дупки на черния свят и от своя страна на пространството и времето.
„Открихме, че подписът на четвърто измерение на пространството се появява в моделите на смущения“, каза Петърс. „Това допълнително пространствено измерение създава свиване между ресни в сравнение с това, което бихте получили в общата относителност.“
Петърс и Кийтън заявиха, че трябва да бъде възможно да се измери прогнозираните модели на ресни на гама-лъчи, като се използва космическият телескоп с голяма площ, който е планиран да бъде пуснат на космически кораб през август 2007 г. Телескопът е съвместно усилие между НАСА, Министерство на енергетиката на САЩ и институции във Франция, Германия, Япония, Италия и Швеция.
Учените заявиха, че прогнозата им ще се прилага за всички черни дупки на брейн-света, независимо дали в нашата Слънчева система или извън нея.
"Ако теорията на braneworld е вярна", казаха те, "в цялата вселена трябва да има много, много повече черни дупки на braneworld, всяка от които носи подписа на четвърто измерение на космоса."
Оригинален източник: Университет Дюк
