İlk evrenin sadece bir mekânsal boyutu var mıydı? Buffalo Üniversitesi'nden fizikçi Dejan Stojkoviç'in ve meslektaşlarının 2010 yılında önerdiği bir teorinin kalbindeki akıl almaz konsept. iki boyutlu (bir düzlem gibi) ve sonra üç (bugün içinde yaşadığımız dünya gibi) içerecek şekilde genişlemeden önce tek boyutlu (düz bir çizgi gibi).
Teori, eğer geçerliyse, parçacık fiziğindeki önemli problemleri ele alacaktır.
Şimdi, Fiziksel İnceleme Mektupları'nda yeni bir makalede Stojkovic ve Loyola Marymount Üniversitesi fizikçisi Jonas Mureika, “yok olan boyutlar” hipotezini kanıtlayabilecek veya çürütebilecek bir testi tarif ediyor.
Işığın ve diğer dalgaların Dünya'ya gitmesi zaman aldığından, uzaya bakan teleskoplar, aslında, evrenin dışına ulaştıkça geriye doğru bakabilirler.
Bir veya iki boyutlu uzayda yerçekimi dalgaları olamaz. Bu nedenle Stojkovic ve Mureika, planlanan bir uluslararası yerçekimi gözlemevi olan Lazer İnterferometre Uzay Anteninin (LISA), erken evrenin alt boyutlu dönemlerinden kaynaklanan herhangi bir yerçekimi dalgası tespit etmemeleri gerektiğini akla getirdiler.
Fizik yardımcı doçenti olan Stojkoviç, gelişen boyutlar teorisinin evren hakkında düşünme biçimimizden - evrenimizin nasıl ortaya çıktığı konusunda radikal bir değişimi temsil ettiğini söylüyor.
Ana fikir, uzayın boyutluluğunun, daha az boyutla ilişkili daha küçük alanlarla, gözlemlediğimiz alanın boyutuna bağlı olmasıdır. Bu, evren genişlemeye devam ettikçe dördüncü bir boyutun - eğer henüz değilse - açılacağı anlamına gelir.
Teori ayrıca, erken, büyük patlama sonrası evrenle ilişkili türden çok yüksek enerjilerde uzayın daha az boyutlara sahip olduğunu düşündürmektedir.
Stojkoviç ve meslektaşları haklıysa, aşağıdakiler dahil standart parçacık fiziği modeliyle ilgili temel sorunların ele alınmasına yardımcı olacaklar:
Kuantum mekaniği ve genel görelilik arasındaki uyumsuzluk. Kuantum mekaniği ve genel görelilik, evrenin fiziğini tanımlayan matematiksel çerçevelerdir. Kuantum mekaniği evreni çok küçük ölçeklerde tanımlarken iyidir, görelilik ise evreni büyük ölçeklerde tanımlamakta iyidir. Şu anda, iki teorinin uyumsuz olduğu düşünülmektedir; ancak evren, en küçük seviyelerinde daha az boyuta sahip olsaydı, iki çerçeve arasındaki matematiksel tutarsızlıklar ortadan kalkacaktır.
Fizikçiler, evrenin genişlemesinin hızlandığını gözlemlediler ve nedenini bilmiyorlar. Evren büyüdükçe yeni boyutların eklenmesi bu ivmeyi açıklayacaktır. (Stojkoviç, dördüncü bir boyutun büyük, kozmolojik ölçeklerde açılmış olabileceğini söylüyor.)
Parçacık fiziğinin standart modeli, Higgs bozonu olarak adlandırılan henüz keşfedilmemiş bir temel parçacığın varlığını tahmin eder. Bununla birlikte, standart modeldeki denklemlerin gerçek dünyanın gözlemlenen fiziğini doğru bir şekilde tanımlaması için, araştırmacılar yüksek enerjilerde gerçekleşen parçacıklar arasındaki etkileşimler için Higgs bozonunun kütlesini yapay olarak ayarlamalıdır. Eğer uzay yüksek enerjilerde daha az boyuta sahipse, bu tür bir “ayarlama” ihtiyacı ortadan kalkar.
Stojkovic, “Burada önerdiğimiz paradigmada bir değişim” dedi. “Fizikçiler 10, 20, 30 yıl boyunca aynı sorunlarla mücadele ediyorlar ve mevcut fikirlerin doğrudan ileriye dönük uzantılarının bunları çözmesi pek mümkün değil.”
“Fikirlerimizde bir şeyin sistematik olarak yanlış olma olasılığını hesaba katmalıyız” diye devam etti. “Radikal ve yeni bir şeye ihtiyacımız var ve bu radikal ve yeni bir şeye benziyor.”
LISA'nın planlanan konuşlandırması hala yıllar uzak olduğundan Stojkoviç ve meslektaşlarının fikirlerini bu şekilde test edebilmeleri uzun zaman alabilir.
Bununla birlikte, bazı deneysel kanıtlar zaten düşük boyutlu uzayın olası varlığına işaret etmektedir.
Özellikle, bilim adamları kozmik ışın parçacıklarının 1 teraelektron voltu aşan enerjilere sahip ana enerji akışının - çok erken evrenle ilişkili yüksek enerji türü - iki boyutlu bir düzlem boyunca hizalandığını gözlemlediler.
Eğer yüksek enerjiler, “kaybolan boyutlar” teorisinin önerdiği gibi, düşük boyutlu alana karşılık gelirse, Avrupa'da Büyük Hadron Çarpıştırıcı parçacık hızlandırıcısı ile çalışan araştırmacılar, bu tür enerjilerde düzlemsel saçılma görmelidir.
Stojkoviç, bu tür olayların gözlemlenmesinin “önerilen fikirlerimizin çok heyecan verici ve bağımsız bir testi” olacağını söyledi.
Kaynaklar: EurekAlert, Fiziksel İnceleme Mektupları.
