Учени от Института за гравитационна физика Макс Планк са заключили, че гравитационните вълни трябва да носят отпечатъка на допълнителните измерения на пространството, предвидени от теорията на струните.
20 век дава на света две големи физически теории - общата теория на относителността (GR) и квантовата механика. Първият се занимава с пространство, време и гравитация. Например, тя обяснява защо часовниците ще вървят малко по-бавно на повърхността на Земята, отколкото в орбита. Такива характеристики трябва да се вземат предвид при създаването на системи GPS и GLONASS. Общата относителност също се занимава с черни дупки и други интересни неща.
Квантовата механика е науката за поведението на най-малките съставки на материята, като електроните. Той стана основата на цялата съвременна електроника, която ни даде компютри, мобилни телефони и като цяло всичко, което е по-умно от една крушка.
Тези две теории имат нещастен недостатък: те са несъвместими една с друга. Ако ги приложим към един и същ обект, тогава общата относителност казва едно, а квантовата механика казва друго и противоречието не може да бъде премахнато по никакъв начин. Това не е толкова важно на практика, защото ефектите от общата относителност са забележими само за много масивни тела (планети, звезди, черни дупки), а квантовите ефекти - за много малки (елементарни частици). Но физиците отдавна са загрижени за несъвместимостта на двете най-големи физически теории на нашето време. Поради тази причина учените търсят по-пълна теория, която ще „съгласува“квантовата механика и общата относителност, а също така ще опишат микро- и макрокосмоса, като използват единни закони.
Най-известният кандидат за тази роля е теорията на струните. Наистина показва как можете да премахнете противоречието и да комбинирате двете теории. Но той има своя недостатък: за разлика от общата относителност и самата квантова механика, той упорито не подлага на експериментална проверка. Физиците се шегуват горчиво, че биха изпробвали теорията на струните, ако имат ускорител с размерите на галактика.
Както откриха Дейвид Андриот и Густаво Луцена Гомес от германския Институт за гравитационна физика Макс Планк, такава гигантска машина може да не е необходима. Потвърждение на теорията на струните може да се получи, като се наблюдават гравитационни вълни - невероятно явление, дълго прогнозирано от теоретиците, но експериментално открито едва през 2015 г.
Нека си припомним, че някои грандиозни процеси, например сблъсъци на черни дупки, нарушават гравитационното поле и вълни текат по него. От това всички обекти, уловени в гравитационната вълна, започват леко да се люшкат с нея във времето. Тези колебания са твърде малки, за да бъдат забелязани с просто око. Освен това в обикновения живот те са напълно блокирани от вибрации от кола, шофираща по улицата или от кабинет, преместена от съсед. Но специално създадени за тези цели много чувствителни детектори, скрити дълбоко под земята и изключително защитени от всички външни вибрации, могат да вдигнат гравитационна вълна, която се случи за първи път преди две години.
Но, както се оказва, те са в състояние да дадат не само този резултат. Според откритията на Андрио и Гомес, наблюдаването на гравитационните вълни би могло да подкрепи теорията на струните. Факт е, че според тази теория пространството изобщо не е триизмерно - то е деветмерно. Не забелязваме шестте допълнителни измерения, защото те са твърде малки. И така, огледалото ни се струва гладко, въпреки че си струва да разгледаме повърхността му чрез микроскоп и на него ще видим цели „планински вериги“и „проломи“.
Промоционално видео:
Гравитационните вълни, както показват авторите на новата творба, трябва да „почувстват“тези допълнителни измерения. Ако присъстват в гравитационните вълни, трябва да се появи специален ритъм, който те наричат "режим на дишане". Ако "дишането" бъде открито от детектори, тогава това ще бъде първото експериментално потвърждение на теорията на струните. Освен това трябва да се появи набор от високочестотни сигнали, подобен на няколко внезапни високопроницаеми звука - един вид „писъци“или „скърцане“, които допълнителни измерения ще предвещават за себе си.
Както отбелязват авторите на проучването, на двойката LIGO детектори липсва чувствителността да открие „дихателния режим“. Но в Италия третият детектор VIRGO в момента се модернизира. Той ще започне да работи с пълен капацитет през 2018 г. и тогава, може би, ще бъде записано „дишането“на гравитационните вълни. Що се отнася до втория признак на допълнителни измервания - високочестотни сигнали - тяхното наблюдение, уви, изисква създаването на нов детектор, тъй като съществуващите устройства са проектирани да изучават нискочестотни, а не високочестотни сигнали.
Научна статия с резултатите от изследването е публикувана в списанието за космология и физика на астрочастиците.
