Ученые: на гравитационных волнах - к другим измерениям

Среда, 19 Июль 2017 08:54
Теперь мы точно знаем, что есть другие измерения... Теперь мы точно знаем, что есть другие измерения...

Учёные из Института гравитационной физики Макса Планка пришли к выводу, что гравитационные волны должны нести на себе отпечаток дополнительных измерений пространства, предсказанных теорией струн...

 XX век подарил миру две великие физические теории – общую теорию относительности (ОТО) и квантовую механику. Первая занимается пространством, временем и гравитацией. Например, она объясняет, почему на поверхности Земли часы будут идти чуть-чуть медленнее, чем на орбите. Такие особенности приходится учитывать при создании систем GPS и ГЛОНАСС. Ещё общая теория относительности занимается чёрными дырами и прочими интересными вещами.

Квантовая механика – это наука о поведении мельчайших составляющих вещества, например, электронов. Она стала основой для всей современной электроники, подарившей нам компьютеры, мобильные телефоны и вообще всё, что умнее лампочки.

Эти две теории имеют досадный недостаток: они несовместимы друг с другом. Если применить их к одному и тому же объекту, то ОТО говорит одно, а квантовая механика – другое, и противоречие никак не удается устранить. Это не так важно на практике, потому что эффекты ОТО заметны только для очень массивных тел (планеты, звёзды, чёрные дыры), а квантовые эффекты – для очень маленьких (элементарные частицы). Но физиков давно беспокоит несовместимость двух величайших физических теорий современности. По этой причине учёные ищут более полную теорию, которая "помирит" квантовую механику и ОТО, а также будет едиными законами описывать микро- и макромир.

Самый известный кандидат на эту роль – теория струн. Она действительно показывает, как можно устранить противоречие и объединить две теории. Но у неё есть свой недостаток: в отличие от самих ОТО и квантовой механики она упорно не поддается экспериментальной проверке. Физики горько шутят, что проверили бы теорию струн, если бы у них был ускоритель размером с Галактику.

Как выяснили Дэвид Андрио и Густаво Лусена Гомес из немецкого Института гравитационной физики Макса Планка, столь гигантский агрегат всё же может не понадобиться. Подтверждение теории струн можно будет получить, наблюдая гравитационные волны – удивительное явление, давно предсказанное теоретиками, но экспериментально обнаруженное только в 2015 году.

Напомним, что некоторые грандиозные процессы, например, столкновения чёрных дыр, возмущают поле тяготения, и по нему бегут волны. От этого все объекты, попавшие в гравитационную волну, начинают чуть-чуть покачиваться с ней в такт. Эти колебания слишком малы, чтобы заметить их невооружённым глазом. К тому же в обычной жизни они напрочь перекрываются вибрацией от проехавшего по улице автомобиля или передвинутого соседом шкафа. Но специально созданные для этих целей очень чувствительные детекторы, спрятанные глубоко под землей и предельно защищенные от всех посторонних вибраций, могут уловить гравитационную волну, что впервые и произошло два года назад.

Но, как выясняется, они способны дать не только этот результат. Согласно выводам Андрио и Гомеса, наблюдение гравитационных волн может подтвердить правоту теории струн. Дело в том, что, согласно этой теории, пространство вовсе не трёхмерно – оно девятимерно. Мы не замечаем шести дополнительных измерений, потому что они слишком малы. Так, зеркало кажется нам гладким, хотя стоит посмотреть на его поверхность через микроскоп, и мы увидим на ней целые "горные хребты" и "ущелья".

Гравитационные же волны, как показывают авторы новой работы, должны "чувствовать" эти дополнительные измерения. В случае их наличия в гравитационных волнах должен появиться особый ритм, который они называют "модой дыхания". Если "дыхание" будет обнаружено детекторами, то это и будет первым экспериментальным подтверждением теории струн. Кроме того, должен появиться набор высокочастотных сигналов, подобный нескольким внезапным высоким звукам – своеобразным "вскрикам" или "пискам", которыми возвестят о себе дополнительные измерения.

Как отмечают авторы исследования, у пары детекторов LIGO не хватает чувствительности, чтобы обнаружить "моду дыхания". Но в Италии сейчас проходит модернизацию третий детектор – VIRGO. На полную мощность он заработает в 2018 году, и тогда, может быть, "дыхание" гравитационных волн удастся зафиксировать. Что до второго признака дополнительных измерений – высокочастотных сигналов – их наблюдение, увы, требует создания нового детектора, так как существующие приборы предназначены для изучения низкочастотных, а не высокочастотных сигналов.

Прочитано 694 раз

...

Похожие материалы (по тегу)

  • Ученые освоили левитацию при помощи звуковых волн

    Ученые из Бристольского университета впервые продемонстрировали возможность удержания в воздухе звуковыми волнами объектов, размер которых больше длины волны. По словам исследователей, технология открывает путь к использованию звука для управления лекарственными капсулами и микроинструментами внутри человеческого организма...

  • Ученые: "Хвост - всему голова!.."

    Опасный, вооруженный шипами или мощной булавой хвост редко встречается среди позвоночных – ученые связывают это с образом жизни и размерами животного. И лишь избранные позвоночные умеют изготавливать оружие для нападения и обороны, а большинство обходятся тем, что удается развить на собственном теле. Рога, копыта, острые иглы, клыки и когти: большинство из них сосредоточены в передней части тела, особенно на голове. Но почему?..

  • Тайны космоса: мы одни/не одни во Вселенной?..

    Возможно, за всю историю Вселенной не существовало другого разумного, технологически развитого вида существ, кроме людей. Когда вы принимаете во внимание, что в Млечном Пути может быть 400 миллиардов звезд, каждая с тремя потенциально обитаемыми мирами, а во Вселенной — около двух триллионов галактик, разумная жизнь кажется вполне распространенным явлением...

  • Тайны мира: технологии, меняющие все

    Компании, которые управляют миром, кажутся неуязвимыми. Но на самом деле они очень уязвимы. Так было всегда: IBM, Microsoft, Yahoo, MySpace — когда-то все казались непобедимыми. Но постепенно, одна за одной, они опускались все ниже и ниже в рейтинге (хотя Microsoft по-прежнему остается компанией на 638 миллиардов долларов)...

  • Тайны мира: это было в параллельной реальности!..

    Время от времени люди внезапно попадают в мир, похожий на их обычный, но с существенными отличиями. Иногда такое длиться недолго и людям удается вернуться обратно, оставляя после себя вопросы где они побывали, как они туда попали и как вернулись. А иногда люди не могли попасть обратно в свой мир и навсегда оставались в том мире, куда попали...