Os cientistas têm descrito um teste para descobrir se o universo primitivo tinha apenas uma dimensão espacial. Este conceito incompreensível é o coração de uma teoria que Universidade de Buffalo físico Dejan Stojkovic e seus colegas propuseram que sugere que o universo primitivo - que explodiu a partir de um único ponto e era muito, muito pequena no início - era unidimensional antes de expandir para incluir duas dimensões e, em seguida, três - o mundo em que vivemos hoje.
A teoria, se válido, iria resolver os problemas importantes da física de partículas. Stojkovic e físico Loyola Marymount University Jonas Mureika descreveram um teste que poderia provar ou refutar a hipótese de "dimensões de fuga".
Porque é preciso tempo para a luz e outras ondas de viajar para a Terra, telescópios olhando para o espaço pode, essencialmente, olhar para trás no tempo como eles sondar confins do universo. As ondas gravitacionais não podem existir em um ou espaço bidimensional. Então, Stojkovic e Mureika ter raciocinado que o Laser Interferometer Space Antenna (LISA), um observatório internacional gravitacional planejado, não deve detectar ondas gravitacionais que emanam das épocas de menor dimensão do início do universo.
Stojkovic, um professor assistente de física, diz que a teoria da evolução das dimensões representa uma mudança radical da maneira como pensamos sobre o cosmos - sobre como o nosso universo veio a ser. A ideia básica é que a dimensão do espaço depende do tamanho do espaço que está observando, com espaços menores associados com menos dimensões. Isso significa que uma quarta dimensão irá abrir (e pode já ter) como o universo continua a se expandir.
A teoria também sugere que o espaço tem menos dimensões muito em altas energias do tipo associado com a inicial, pós-big bang universo. Se Stojkovic e seus colegas estão certos, eles vão estar ajudando a resolver os problemas fundamentais com o modelo padrão da física de partículas, incluindo o seguinte:
* A incompatibilidade entre a mecânica quântica ea relatividade geral. A mecânica quântica ea relatividade geral são estruturas matemáticas que descrevem a física do universo. A mecânica quântica é boa em descrever o universo em escalas muito pequenas, enquanto que a relatividade é boa em descrever o universo em grandes escalas. Atualmente, as duas teorias são consideradas incompatíveis; mas se o universo, em seus menores níveis, teve menos dimensões, discrepâncias matemáticas entre as duas estruturas desapareceria.
* O mistério da expansão acelerada do universo: Os físicos têm observado que a expansão do universo está se acelerando, e não sei porquê. A adição de novas dimensões que o universo cresce explicaria essa aceleração. Stojkovic diz uma quarta dimensão pode já ter aberto em escalas grandes e cosmológicos.
* A necessidade de alterar a massa do bóson de Higgs: O modelo padrão da física de partículas prevê a existência de uma partícula elementar ainda não descoberto chamado o bóson de Higgs. Para equações do modelo padrão para descrever com precisão a física observados do mundo real, no entanto, os pesquisadores devem ajustar artificialmente a massa do bóson de Higgs para as interações entre as partículas que ocorrem em altas energias. Se o espaço tem menos dimensões em altas energias, a necessidade para este tipo de "ajuste" desaparece.
"O que estamos propondo aqui é uma mudança de paradigma", disse Stojkovic. "Os físicos têm lutado com os mesmos problemas por 10, 20, 30 anos e extensões straight-forward das ideias existentes não são susceptíveis de resolvê-los."
"Temos que levar em conta a possibilidade de que algo está errado sistematicamente com as nossas ideias", continuou ele."Precisamos de algo radical e novo, e isso é algo radical e novo."
Porque a implantação planejada de LISA ainda está a anos de distância, pode ser um longo tempo antes de Stojkovic e seus colegas são capazes de testar as suas ideias desta forma.
No entanto, algumas evidências experimentais já aponta para a possível existência de espaço de menor dimensão. Especificamente, os cientistas observaram que o principal fluxo de energia de partículas de raios cósmicos com energias superiores a 1 teraelectron volts - o tipo de alta energia associada com o universo muito cedo - são alinhados ao longo de um plano bidimensional.
Se altas energias correspondem com espaço menor dimensão, como a teoria do "dimensões de fuga", propõe, os pesquisadores que trabalham com o Grande Colisor de Hádrons acelerador de partículas na Europa deve ver dispersão planar em tais energias.
Stojkovic diz que a observação de tais eventos seria "um teste muito interessante, independente de nossas idéias propostas."
Porque é preciso tempo para a luz e outras ondas de viajar para a Terra, telescópios olhando para o espaço pode, essencialmente, olhar para trás no tempo como eles sondar confins do universo. As ondas gravitacionais não podem existir em um ou espaço bidimensional. Então, Stojkovic e Mureika ter raciocinado que o Laser Interferometer Space Antenna (LISA), um observatório internacional gravitacional planejado, não deve detectar ondas gravitacionais que emanam das épocas de menor dimensão do início do universo.
Stojkovic, um professor assistente de física, diz que a teoria da evolução das dimensões representa uma mudança radical da maneira como pensamos sobre o cosmos - sobre como o nosso universo veio a ser. A ideia básica é que a dimensão do espaço depende do tamanho do espaço que está observando, com espaços menores associados com menos dimensões. Isso significa que uma quarta dimensão irá abrir (e pode já ter) como o universo continua a se expandir.
A teoria também sugere que o espaço tem menos dimensões muito em altas energias do tipo associado com a inicial, pós-big bang universo. Se Stojkovic e seus colegas estão certos, eles vão estar ajudando a resolver os problemas fundamentais com o modelo padrão da física de partículas, incluindo o seguinte:
* A incompatibilidade entre a mecânica quântica ea relatividade geral. A mecânica quântica ea relatividade geral são estruturas matemáticas que descrevem a física do universo. A mecânica quântica é boa em descrever o universo em escalas muito pequenas, enquanto que a relatividade é boa em descrever o universo em grandes escalas. Atualmente, as duas teorias são consideradas incompatíveis; mas se o universo, em seus menores níveis, teve menos dimensões, discrepâncias matemáticas entre as duas estruturas desapareceria.
* O mistério da expansão acelerada do universo: Os físicos têm observado que a expansão do universo está se acelerando, e não sei porquê. A adição de novas dimensões que o universo cresce explicaria essa aceleração. Stojkovic diz uma quarta dimensão pode já ter aberto em escalas grandes e cosmológicos.
* A necessidade de alterar a massa do bóson de Higgs: O modelo padrão da física de partículas prevê a existência de uma partícula elementar ainda não descoberto chamado o bóson de Higgs. Para equações do modelo padrão para descrever com precisão a física observados do mundo real, no entanto, os pesquisadores devem ajustar artificialmente a massa do bóson de Higgs para as interações entre as partículas que ocorrem em altas energias. Se o espaço tem menos dimensões em altas energias, a necessidade para este tipo de "ajuste" desaparece.
"O que estamos propondo aqui é uma mudança de paradigma", disse Stojkovic. "Os físicos têm lutado com os mesmos problemas por 10, 20, 30 anos e extensões straight-forward das ideias existentes não são susceptíveis de resolvê-los."
"Temos que levar em conta a possibilidade de que algo está errado sistematicamente com as nossas ideias", continuou ele."Precisamos de algo radical e novo, e isso é algo radical e novo."
Porque a implantação planejada de LISA ainda está a anos de distância, pode ser um longo tempo antes de Stojkovic e seus colegas são capazes de testar as suas ideias desta forma.
No entanto, algumas evidências experimentais já aponta para a possível existência de espaço de menor dimensão. Especificamente, os cientistas observaram que o principal fluxo de energia de partículas de raios cósmicos com energias superiores a 1 teraelectron volts - o tipo de alta energia associada com o universo muito cedo - são alinhados ao longo de um plano bidimensional.
Se altas energias correspondem com espaço menor dimensão, como a teoria do "dimensões de fuga", propõe, os pesquisadores que trabalham com o Grande Colisor de Hádrons acelerador de partículas na Europa deve ver dispersão planar em tais energias.
Stojkovic diz que a observação de tais eventos seria "um teste muito interessante, independente de nossas idéias propostas."
Imagem abaixo é um rádio image / óptico conjunto showsthe galáxia combinado Abell 3376 hoje em ligh visível (azul) e rádio (vermelho) imagens. Os radioarcs gigantes ao redor do cluster foram descobertas usando o Very Large Array. A imagem de luz visível é a partir do levantamento Digitized Sky. Crédito: Joydeep Bagchi, IUCAA, NRAO / AUI / NSF
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