Дивно проста думка зародилася в надрах фізики високих енергій. Передбачається, що всесвіт при народженні була одномірної лінією. Чи не сферою, не вогняною кулею. А простий лінією чистої енергії.

Ця теорія, названа теорією «зникаючих вимірювань» і покликаної описати саме далеке минуле, в останні місяці набирає обороти в науці. Якщо ця теорія вірна, то вона може стати мостом, що заповнює прогалину між квантовою механікою та загальною теорією відносності, а також дозволить зрозуміти властивості гіпотетичної частинки – бозона Хіггса. І що найголовніше, вона зробить це з елегантною простотою. Каже Деян Стойкович, фізик університету Буффало, розробляє теорію зникаючих просторів:
– В останні 30 років фізики вводили все більше нових частинок і вимірювань, ускладнювало свої теорії. Ми вирішили піти іншим шляхом і полегшити теорії фізики високих матерій. Ми змінюємо фон, на якому формулюється стандартна модель фізики елементарних частинок, для високих енергій молодому Всесвіті. З одним виміром проблема помітно спрощується.

Відповідно до теорії, першу квадрильйонних секунди після Великого вибуху, поки Всесвіт не охолола до середньої температури 100 тераелектронвольт (ТеВ насправді міра енергії, але енергії і температури збігаються), вона була одномірної лінією. Світ тоді виглядав набагато простіше і більш єдиним. В одному просторі не можуть існувати частки, не існує обертання. Все, що може відбуватися – це рух енергії назад або вперед. Згодом лінія росла і все більше перетиналася з самою собою, поки не утворилося щось на кшталт тканини, що стала в результаті двомірної площиною. Історія повторилася і з цим полотном, яке розширювалося і перекручувати до тих пір, поки не створила павутину – нашу сучасну тривимірну всесвіт. Цей процес схожий зі складанням аркуша паперу, поки він не перетвориться на об'ємну листівку (pop-up book).

Поки немає пояснення цього механізму. Щось повинно було змусити перейти всесвіт від струни до більшої кількості вимірювань і створити той простір-час, який ми бачимо сьогодні. Поки що зникаючі простору виглядають швидше основою, ніж теорією. Ще належить пропрацювати безліч деталей.

На відміну від теорії струн, яка намагається досить химерно описати архітектуру Всесвіту, ця концепція опровергаема, тобто її можливо перевірити в практичному експерименті. Стойкович і Йона Мурейка, фізик Університету Лойола Мерімаунт в Лос-Анджелесі, опублікували першу відецензовані статтю на дану тему в поважному журналі Physical Review Letters, у якій виклали суть такого експерименту.

Робота пов'язана з гравітаційними підЛНАМ. Слабкі відхилення утворюються поблизу масивних об'єктів і подорожують крізь простір-час. Ніхто ніколи не засікав гравітаційні хвилі, але їх існування передбачене стандартною моделлю фізикою елементарних частинок, і в наступному десятилітті фізики планують виявити їх за допомогою мережі космічних супутників. За ідеєю, ці хвилі повинні нести в собі відбиток об'єкта, від якого вони походять. Якщо так, то з часу, поки всесвіт ще не була тривимірної, не повинно дійти ніяких гравітаційних хвиль. Для їх існування потрібно не менше трьох вимірів. Відповідно до теорії, всесвіт став тривимірної при охолодженні до температури 1 ТеВ. Отже, відсутність гравітаційних хвиль з енергіями більше 1 ТеВ додало б теорії ваги.

Таким чином, очікується, що при вимірюванні частот (і відповідних енергій) гравітаційних хвиль буде помітний зріз на частоті переходу з 2-D в 3-D. Втім, деякі вчені не погоджуються з цим. Вони вважають, що ніякого зрізу не буде видно, що, однак, не буде означати спростування теорії зникаючих вимірювань. Також поки що викликає підозру відсутність конкретики і не описаний механізм відбувається. «Без математичних викладок, без добре прописаною моделі, як і чому вимірювання" зникали ", ніхто не може сказати більше на цей рахунок», – пишуть Томас Сотіріос з Кембриджського університету і Сілке Вайнфюртнер з університету SISSA в Італії.

Проте вже зараз можуть знайти докази, що говорять на користь цієї теорії. Коли космічні промені стикаються з частинками в атмосфері, виходить потік з інших частинок. Слова Стойковича:
– Потік цей конічний, а перетин конуса, як відомо, коло. Це наводить на думку, що зіткнення високих часток відбуваються у площині, тобто, швидше, у двох вимірах, ніж в трьох. Якщо частинки так само сильно заряджені, як і в молодому Всесвіті, то вимірювання як би зникають під час їх зіткнень. У двох вимірах, якщо космічний промінь збиває частку, вийде потік часток, що розходиться колом. Частина кола – це лінія, і це те, що було відмічено детекторами високо в атмосфері.

У ході експериментів на Великому адронному колайдері можливо побачити двомірний світ, якщо це так. Якщо засікти свідчення на досить високих енергіях, то всі події з частинками повинні відбуватися в площині. Якщо так станеться, то теорія зникаючих вимірювань, так красиво малює народження Всесвіту, приверне до себе більше уваги й отримає поштовх до розвитку.

За матеріалами: infuture.ru

Tweet

Заможні регіони: Для чого насправді Потрібні вибори?