Νέες διαστάσεις στο θέμα των "διαστάσεων" του σύμπαντος

 

Επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα μαθηματικό πλαίσιο, το οποίο όπως λέγεται θα δώσει στους Αστρονόμους τη δυνατότητα να δοκιμάσουν μια νέα θεωρία της βαρύτητας, αυτή των πέντε διαστάσεων.

Η θεωρία αυτή ανταγωνίζεται τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Einstein. Ο Charles R. Keeton του Πανεπιστημίου Rutgers και ο Arlie O'Α Petters του Πανεπιστημίου του Duke, βασίζουν τη δουλειά τους σε μια πρόσφατη θεωρία που ονομάζεται μοντέλο βαρύτητας τύπου ΙΙ (type II Randall-Sundrum braneworld gravity model).

Η θεωρία αυτή υποστηρίζει ότι το ορατό σύμπαν αποτελεί μια μεμβράνη (εξ ού και η ονομασία "braneworld") ενσωματωμένη σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν, σαν την γραμμή ενός στρώματος από μεμβρανώδη φύκια που επιπλέουν στην επιφάνεια του ωκεανού. 

Αυτό το "μεμβρανώδες" σύμπαν έχει πέντε διαστάσεις (τέσσερις διαστάσεις στο χώρο συν το χρόνο) σε σύγκριση με τη θεωρία των τεσσάρων διαστάσεων (τρεις στο χώρο συν μία του χρόνου) όπως αυτή εκτίθεται στη γενική θεωρία της σχετικότητας. 

Το μαθηματικό πλαίσιο το οποίο ανέπτυξαν ο Keeton και ο Petters προβλέπει κάποιες κοσμολογικές επιδράσεις, των οποίων η παρατήρηση θα βοηθήσει τους επιστήμονες να επιβεβαιώσουν την θεωρία του "braneworld". 

Οι παρατηρήσεις αυτές θα είναι δυνατές μέσω δορυφόρων που προγραμματίζονται να εκτοξευθούν στο διάστημα μέσα στα επόμενα λίγα χρόνια. 

Εάν η θεωρία αυτή αποδειχθεί αληθινή, αυτό θα ανατρέψει το καθεστώς που επικρατεί στο χώρο της Αστρονομίας, τονίζει ο Petters. Κάτι τέτοιο θα επιβεβαίωνε την ύπαρξη μιας τέταρτης διάστασης στο χώρο, που κι αυτή με τη σειρά της θα προκαλούσε μια φιλοσοφική μεταστροφή στον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον φυσικό κόσμο.

Τα ευρήματα των ερευνητών δημοσιεύτηκαν στις 24 Μαΐου 2006 στην online έκδοση του περιοδικού "Physical Review". Ο D. Keeton εργάζεται ως καθηγητής της Αστρονομίας και της Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Rutgers και ο Petters είναι καθηγητής μαθηματικών και Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Duke. 

Η έρευνά τους χρηματοδοτείται από το National Science Foundation. 

Το μοντέλο Randam-Sundrum braneworld, (που ονομάστηκε έτσι προς τιμήν των δημιουργών του, της Φυσικού Lisa Randall, του Πανεπιστημίου του Harvard και του Raman Sundrum καθηγητή Μαθηματικών και Φυσικής του Πανεπιστημίου John Hopkins) παρέχει μια μαθηματική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο η βαρύτητα σχηματίζει το σύμπαν, ο οποίος διαφέρει από την αντίστοιχη περιγραφή που δίνεται από τη γενική θεωρία της Σχετικότητας. 

Οι Keeton και Peters εστίασαν σε μια συγκεκριμένη βαρυτική συνέπεια της θεωρίας "braneworld" που την διαχωρίζει από την αντίστοιχη θεωρία του Einsten. 

Η θεωρία "braneworld"ροβλέπει ότι σχετικά μικρές "μαύρες τρύπες" που είχαν δημιουργηθεί στην αυγή του σύμπαντος έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα. Οι μαύρες τρύπες με μάζα παρόμοια με αυτήν ενός μικρού αστεροειδούς αποτελούν μέρος της "σκοτεινής ύλης" του σύμπαντος.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας από την άλλη πλευρά προβλέπει ότι τέτοιου είδους αρχέγονες μαύρες τρύπες δεν υπάρχουν πια, καθώς θα έπρεπε να έχουν εξαφανιστεί μέχρι σήμερα. 

???Όταν υπολογίζαμε πόσο μακριά από τη Γη θα μπορούσαν να είναι οι "braneworld" μαύρες τρύπες, ανακαλύψαμε με έκπληξη ότι οι πιο κοντινές θα βρίσκονταν μέσα στην τροχιά του Πλούτωνα, σημειώνει ο Keeton. 

Εάν οι μαύρες τρύπες "braneworld" σχηματίζουν έστω το 1% μόνο της σκοτεινής ύλης του δικού μας τμήματος του Γαλαξία ???ένα επιφυλακτικό συμπέρασμα- τότε θα πρέπει να υπάρχουν αρκετές χιλιάδες "braneworld" "μαύρες τρύπες" στο ηλιακό μας σύστημα. 

Υπάρχουν όμως στα αλήθεια οι "braneworld" μαύρες τρύπες και ως εκ τούτου ευσταθούν ως αποδείξεις για την "braneworld" θεωρία των 5 διαστάσεων; 

Oι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι είναι δυνατόν να απαντηθούν αυτές οι ερωτήσεις μέσω της παρατήρησης των επιδράσεων που θα ασκούσαν οι "braneworl" μαύρες τρύπες στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που ταξιδεύει από άλλους Γαλαξίες προς τη γη. 

Κάθε τέτοιου είδους ακτινοβολία που περνάει δίπλα από μια μαύρη τρύπα, θα ενεργοποιηθεί από τις τρομακτικές βαρυτικές δυνάμεις του αντικειμένου. 

Ένα πολύ καλό σημείο για να ψάξει κανείς για το φαινόμενο αυτό από τις "braneworld" μαύρες τρύπες, είναι τα σημεία στα οποία εκρήγνυνται οι ακτίνες γάμα καθώς πλησιάζουν στη Γη. Αυτές οι εκρήξεις των ακτινών γάμα πιστεύεται ότι προκαλούνται από ευρύτερες εκρήξεις μέσα στο σύμπαν. 

Αυτού του είδους οι εκρήξεις προέρχονται από τo εξώτερο διάστημα και ανακαλύφθηκαν "κατά λάθος" από την πολεμική αεροπορία των Ηνωμένων Πολιτειών στην δεκαετία του 1960. 

Οι Keeton και Petters υπολόγισαν ότι οι "braneworld" μαύρες τρύπες θα εμπόδιζαν τις ακτίνες γάμα με τον ίδιο τρόπο που ένας βράχος στην επιφάνεια μιας λιμνούλας παρεμποδίζει και διασπά την ρυτίδωση της επιφάνειας του νερού. 

Ο βράχος παράγει ένα μοτίβο παρεμβολής στα απόνερά του, όπου κάποιες από τις κορυφές των κυματισμών είναι υψηλότερες, κάποια κοιλώματα είναι βαθύτερα, ενώ κάποιες κορυφές και κοιλώματα εξουδετερώνουν το ένα το άλλο. 

Το μοτίβο παρεμβολής φέρει τη σραγίδα των χαρακτηριστικών και του βράχου και του νερού. 

Με τον ίδιο τρόπο μια "braneworld" μαύρη τρύπα, θα παρήγαγε ένα μοτίβο παρεμβολής σε ένα περασιό ξέσπασμα ακτινών γάμα, καθώς αυτές ταξιδεύουν προς τη Γη, υποστηρίζουν οι Keeton και Petters. 

Οι επιστήμονες προέβλεψαν τις απορρέουσες φωτεινές και σκοτεινές "φράντζες" στο μοτίβο παρεμβολής, το οποίο όπως λένε αποτελεί φορέα των συναγομένων χαρακτηριστικών των braneworld μαύρων τρυπών καθώς και του χώρου και του χρόνου. 

Ανακαλύψαμε ότι η"σφραγίδα" μιας τέταρτης διάστασης του χώρου, εμφανίζεται στο μοτίβο παρεμβολής, υπογραμμίζει ο Petters. Αυτή η επιπλέον διάσταση του χώρου δημιουργεί μια στένωση ανάμεσα στις "φράντζες", σε σύγκριση με τα αποτελέσματα που θα παίρναμε από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας. 

Ο Keeton και ο Petters υποστηρίζουν ότι θα πρέπει να είναι δυνατή η μέτρηση των προβλεπόμενων μοτίβων ακτινών γάμα, χρησιμοποιώντας το Gamma Ray Large Area Space Telescope. 

Το τηλεσκόπιο αυτό είναι προγραμματισμένο να εκτοξευθεί μέσα σε ένα διαστημικό σκάφος και να τεθεί σε τροχιά τον Αύγουστο του 2007, και είναι το αποτέλεσμα μιας συνδυασμένης προσπάθειας της NASA του Αμερικάνικου Υπουργείου Ενέργειας και αντίστοιχων ιδρυμάτων σε Γαλλία Γερμανία Ιαπωνία Ιταλία και Σουηδία. 

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η πρόβλεψή τους θα έχει εφαρμογή σε όλες τις "braneworld" μαύρες τρύπες, είτε αυτές βρίσκονται στο δικό μας ηλιακό σύστημα ή πέρα από αυτό. 

Αν η θεωρία "braneworld" είναι σωστή, θα πρέπει να υπάρχουν πολύ περισσότερες "braneworld" μαύρες τρύπες από το ένα άκρο του σύμπαντος μέχρι το άλλο, η καθεμία από τις οποίες θα φέρει τη σφραγίδα μιας τέταρτης διάστασης του χώρου.

Πηγή http://www.blackstate.gr/ideologia/  (Νέες διαστάσεις στο θέμα των "διαστάσεων" του σύμπαντος)