Antydninger af ekstra dimensioner i gravitationsbølger?

Forskere fra Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI) i Potsdam fandt ud af, at skjulte dimensioner – som forudsagt af strengteori – kunne påvirke gravitationsbølger. I et nyligt offentliggjort papir studerer de konsekvenserne af ekstra dimensioner på disse krusninger i rum-tid, og forudsige, om deres virkninger kunne opdages.

LIGOs første påvisning af gravitationsbølger fra en sorthuls binær i september 2015 har åbnet et nyt vindue til universet. Nu ser det ud til, at fysikere med dette nye observationsværktøj ikke kun kan spore sorte huller og andre eksotiske astrofysiske objekter, men også forstå selve tyngdekraften. "Sammenlignet med de andre fundamentale kræfter som, f.eks. elektromagnetisme, tyngdekraften er ekstremt svag, " forklarer Dr. David Andriot, en af ​​forfatterne til undersøgelsen. Årsagen til denne svaghed kan være, at tyngdekraften interagerer med mere end de tre dimensioner i rummet og én dimension i tid, som er en del af vores hverdagsoplevelse.

Ekstra dimensioner

Ekstra dimensioner, der er skjult, fordi de er meget små, er en uundværlig del af strengteori – en af ​​de lovende kandidater til en teori om kvantetyngdekraft. En teori om kvantetyngdekraft, samlende kvantemekanik og generel relativitetsteori, er efterspurgt for at forstå, hvad der sker, når meget store masser på meget små afstande er involveret, f.eks. inde i et sort hul eller ved Big Bang.

"Fysikere har ledt efter ekstra dimensioner ved Large Hadron Collider ved CERN, men indtil nu har denne søgning ikke givet resultater, " siger Dr. Gustavo Lucena Gómez, avisens anden forfatter. "Men gravitationsbølgedetektorer kan muligvis give eksperimentelt bevis."

Forskerne opdagede, at ekstra dimensioner skulle have to forskellige effekter på gravitationsbølger:de ville modificere "standard" gravitationsbølger og ville forårsage yderligere bølger ved høje frekvenser over 1000 Hz. Imidlertid, observation af sidstnævnte er usandsynlig, da de eksisterende jordbaserede gravitationsbølgedetektorer ikke er følsomme nok ved høje frekvenser.

På den anden side, effekten af, at ekstra dimensioner kan gøre en forskel i, hvordan "standard" gravitationsbølger strækker sig og krymper rum-tid, kan være lettere at opdage ved at bruge mere end én detektor. Da Jomfru-detektoren vil forbinde de to LIGO-detektorer til den næste observationskørsel, kan dette ske efter slutningen af ​​2018/begyndelsen af ​​2019.