Braneworld zpochybňuje Einsteinovu obecnou relativitu. Klikni pro zvětšení
Vědci se už léta zajímají o možnost, že existují další dimenze nad rámec tří, kterým lidé rozumějí. Nyní si vědci z univerzit Duke a Rutgers myslí, že existuje způsob, jak otestovat pětimenzionální teorii (4 prostorové dimenze a čas) gravitace, která konkuruje Einsteinově obecné teorii relativity. Tato další dimenze by měla mít účinky ve vesmíru, které jsou detekovatelné satelity naplánovanými na spuštění v příštích několika letech.
Vědci na univerzitách Duke a Rutgers vyvinuli matematický rámec, který říkají, umožní astronomům otestovat novou pětimenzionální teorii gravitace, která konkuruje Einsteinově obecné teorii relativity.
Charles R. Keeton z Rutgers a Arlie O. Petters of Duke založili svou práci na nedávné teorii nazvané gravitační model Randall-Sundrum typu II typu Braneworld. Teorie tvrdí, že viditelný vesmír je membrána (odtud „braneworld“) zabudovaná do většího vesmíru, podobně jako pramen mořských řas plujících v oceánu. „Vesmír braneworld“ má pět dimenzí - čtyři prostorové dimenze a čas - ve srovnání se čtyřmi dimenzemi - tři prostorové a čas - stanovenými v obecné teorii relativity.
Rámec, který vyvinuli Keeton a Petters, předpovídá určité kosmologické účinky, které, pokud budou pozorovány, by měly vědcům pomoci potvrdit teorii braneworldu. Pozorování by měla být možná se satelitními satelity, které mají být vypuštěny v příštích několika letech.
Pokud se teorie braneworldu ukáže jako pravdivá, „narušilo by to jablečný koláč,“ řekl Petters. "Potvrdilo by se, že vesmír má čtvrtou dimenzi, která by vytvořila filozofický posun v našem chápání přírodního světa."
Zjištění vědců se objevila 24. května 2006 v online vydání časopisu Physical Review D. Keeton je profesorem astronomie a fyziky v Rutgers a Petters je profesorem matematiky a fyziky v Duke. Jejich výzkum je financován Národní vědeckou nadací.
Randall-Sundrum braneworld model - pojmenovaný pro jeho původce, fyziky Lisa Randall z Harvardovy univerzity a Raman Sundrum z Johns Hopkins University - poskytuje matematický popis toho, jak gravitace formuje vesmír, který se liší od popisu nabízeného Všeobecnou teorií relativity.
Keeton a Petters se zaměřili na jeden konkrétní gravitační důsledek teorie braneworldu, která ji odlišuje od Einsteinovy teorie.
Teorie braneworld předpovídá, že relativně malé „černé díry“ vytvořené v časném vesmíru přežily dodnes. Černé díry s hmotou podobnou malému asteroidu by byly součástí „temné hmoty“ ve vesmíru. Jak už název napovídá, temná hmota nevyzařuje ani neodráží světlo, ale působí gravitační silou.
Na druhou stranu Všeobecná teorie relativity předpovídá, že takové pravěké černé díry již neexistují, protože by se nyní vypařily.
"Když jsme odhadovali, jak daleko mohou být černé díry braneworldu od Země, byli jsme překvapeni, když jsme zjistili, že nejbližší z nich by ležely dobře na oběžné dráze Pluta," řekl Keeton.
Petters dodal: „Pokud černé díry braneworldu tvoří dokonce 1 procento temné hmoty v naší části galaxie - opatrný předpoklad - mělo by v naší sluneční soustavě být několik tisíc černých braneworldových dír.“
Ale skutečně existují černé díry braneworldu - a proto jsou důkazem pro 5-D teorii braneworldu?
Vědci ukázali, že na tuto otázku by mělo být možné odpovědět pozorováním účinků, které by černé díry braneworldu měly na elektromagnetické záření putující na Zemi z jiných galaxií. Jakékoli takové záření, které prochází poblíž černé díry, bude působit obrovskými gravitačními silami objektu - tzv. Gravitační čočkou.
"Dobré místo k hledání gravitačních čoček podle černých děr braneworldu jsou výbuchy paprsků gama přicházejících na Zemi," řekl Keeton. Předpokládá se, že tyto výbuchy gama záření jsou způsobeny obrovskými explozemi v celém vesmíru. Takové výbuchy z vesmíru byly objeveny neúmyslně americkým letectvem v 60. letech.
Keeton a Petters vypočítali, že černé díry braneworldu by bránily gama paprskům stejným způsobem, jako by skála v rybníce bránila míjení vln. Skála produkuje „interferenční obrazec“, ve kterém jsou některé vrcholky zvlnění vyšší, některé žlaby jsou hlubší a některé vrcholy a žlaby se navzájem ruší. Interferenční obrazec nese podpis charakteristik horniny i vody.
Podobně i černá díra braneworldu by při průchodu paprskem gama při cestování na Zemi vytvořila interferenční obrazec, řekl Keeton a Petters. Vědci předpovídali výsledné jasné a tmavé „třásně“ v interferenčním vzoru, který podle nich poskytuje prostředek k odvození charakteristik černých děr braneworldu a následně i prostoru a času.
"Zjistili jsme, že v interferenčních vzorcích se objevuje podpis čtvrté dimenze prostoru," řekl Petters. "Tato extra prostorová dimenze vytváří kontrakce mezi třásněmi ve srovnání s tím, co byste získali v obecné relativitě."
Petters a Keeton uvedli, že by mělo být možné měřit předpokládané okrajové vzory gama paprsků pomocí kosmického dalekohledu gama paprsků, který má být zahájen na kosmické lodi v srpnu 2007. Dalekohled je společným úsilím mezi NASA, Americké ministerstvo energetiky a instituce ve Francii, Německu, Japonsku, Itálii a Švédsku.
Vědci uvedli, že jejich předpověď se bude vztahovat na všechny černé díry braneworldu, ať už v naší sluneční soustavě nebo za ní.
"Pokud je teorie braneworldu správná," řekli, "v celém vesmíru by mělo být mnoho, mnoho dalších braneworldových černých děr, z nichž každá by měla nést podpis čtvrté dimenze vesmíru."
Původní zdroj: Duke University
