Ürgveidrus: kas varajasel universumil oli vaid üks mõõde?
Kui Buffalo füüsikute teooria tõeks osutub, võib see aidata lahendada mitmeid olulisi probleeme osakestefüüsika valdkonnas, vahendab Science Daily.
Ajakirjas Physical Review Letters avaldatud uues töös kirjeldavad Stojkovic ja Loyola Marymounti ülikooli füüsik Jonas Mureika katset, mis võiks “pagumõõtmete” (ingl vanishing dimensions) hüpoteesi kinnitada või ümber lükata.
Kuna valgusel ja muudel lainetel võtab Maani jõudmine aega, võivad kosmose sügavustesse piiluvad teleskoobid universumi äärealasid uurides põhimõtteliselt heita pilgu ajas tagasi.
Gravitatsioonilained ei saa eksisteerida ühe- või kahemõõtmelises ruumis. Seetõttu on Stojkovic ja Mureika postuleerinud, et kavandatav rahvusvaheline gravi-observatoorium, laserinterferomeetriline kosmoseantenn LISA ei tohiks varajase universumi vähemamõõtmelistes epohhidest lähtunud gravilaineid registreerida.
Füüsika aseprofessor Stojkovic väidab, et arenevate mõõtmete teooria kujutab endast radikaalset nihet eemale meie tava-arusaamadest kosmose kohta — eriti meie universumi tekkimise üksikasjade kohta.
Idee tuumaks on arusaam, et ruumi mõõtmelisus sõltub vaadeldava ruumi suurusest, kusjuures väiksemad ruumid seonduvad väiksema arvu mõõtmetega. See tähendab, et tulevikus, sedamööda, kuidas universum jätkuvalt laieneb, avaneb ka neljas mõõde — kui see juba juhtunud pole.
Samuti annab teooria mõista, et varajase, Suure Paugu järgse universumiga seonduvate väga kõrge taseme energiate tingimustes on mõõtmeid vähem.
Kui Stojkovicil ja kolleegidel on õigus, aitab nende töö ümber mõtestada mõningaid osakestefüüsika standardmudeliga seonduvaid fundamentaalseid probleeme — kaasa arvatud järgmiseid.
• Kvantmehaanika ja üldrelatiivsuse ühildumatus. Kvantmehaanika ja üldrelatiivsus on matemaatilised raamistikud, mis kirjeldavad meie universumi füüsikat. Kui kvantmehaanika sobib hästi universumi kirjeldamiseks väga väikestes mastaapides, on relatiivsus abiks universumi selgitamiseks tohutusuurtes mastaapides. Hetkel loetakse neid teooriaid ühildumatuks; kui aga on nii, et väiksemates mastaapides oli universumil vähem mõõtmeid, kaoksid raamistikevahelised matemaatilised lahknevused.
• Universumi kiireneva laienemise mõistatus. Füüsikud on märganud, et universum paisub kiirenevalt, ja nad ei tea, miks. Uute mõõtmete lisandumine universumi kasvades aitaks seda kiirendust selgitada. (Stojkovic osutab, et suurtes, kosmoloogilistes mastaapides võib neljas mõõde juba avanenud olla.)
• Vajadus vaheldada Higgsi bosoni massi. Osakestefüüsika standardmudel prognoosib seniavastamata elementaarosakese, nn Higgsi bosoni olemasolu. Selleks, et standardmudeli võrrandid tegelikus maailmas vaadeldud füüsikalisi ilminguid täpselt kirjeldada saaksid, peavad uurijad Higgsi bosoni massi osakestevahelisi kõrgenergeetilisi interaktsioone kujutades meelevaldselt kohandama. Kui kõrgete energiatasemete tingimustes on mõõtmeid vähem, kaob vajadus sellise “häälestamise” järele.
“See, mida me välja pakume, kujutab endast paradigmanihet,” kinnitas Stojkovic. “Füüsikud on samade probleemidega maadelnud kümme, kakskümmend, kolmkümmend aastat, ning pole tõenäoline, et olemasolevate ideede sirgjoonelised laiendused neid kunagi lahendavad.”
“Me peame arvesse võtma võimalust, et meie ideedes on midagi süstemaatiliselt valesti,” jätkas ta. “Meile on vaja midagi radikaalset ja uut, ning see idee ongi radikaalne ja uus.”
Kuna LISA ei jõua orbiidile veel aastaid, ei pruugi Stojkovici ja kolleegide idee sel moel testimine niipea õnnestuda. Siiski leidub juba praegu mõningaid katselisi aistõendeid, mis osutavad vähemamõõtmelise ruumi olemasolu võimalikkusele.
Teadlased on nimelt avastanud, et üle ühe teraelektronvoldi suuruse energiaga — väga varajases universumis valitsenud tingimustega seostatavale sarnase energiatasemega — kosmiliste kiirte osakeste energiaväli joondub mööda kahemõõtmelist tasapinda.
Kui kõrgema taseme energiad vastavad vähemamõõtmelisele ruumile, nagu “pagumõõtmete” teooria välja pakub, peaksid Euroopa suure hadronipõrguti LHC osakestekiirendi juures töötavad uurijad täheldama taoliste energiate tasapinnalist hajumist.
Stojkovic tunnistas, et selliste sündmuste vaatlemine kujutaks endast väga põnevat sõltumatut kinnitust nende välja pakutud ideedele.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!