Да ли је рани универзум имао само једну просторну димензију? То је непромишљени концепт у срцу теорије коју је физичар Дејан Стојковић са Универзитета у Буфалу и колеге предложио 2010. Они су сугерисали да је рани универзум - који је експлодирао из једне тачке и био веома, врло мали - једнодимензионална (попут равне линије) пре него што се прошири и укључи две димензије (попут равни), а затим три (попут света у коме данас живимо).
Теорија, ако је валидна, решавала би важне проблеме у физици честица.
Сада, у новом раду у часописима Пхисицал Ревиев Леттерс, Стојковић и физичар са универзитета Лоиола Маримоунт Јонас Муреика описују тест који би могао доказати или оповргнути хипотезу о "нестајућим димензијама".
Пошто је потребно време да светлост и други таласи путују до Земље, телескопи који завирују у свемир могу, у суштини, да се врате у време док истражују спољне домете универзума.
Гравитациони таласи не могу постојати у једнодимензионалном или дводимензионалном простору. Дакле, Стојковић и Муреика су закључили да Ласерска интерферометрска свемирска антена (ЛИСА), планирана међународна гравитациона опсерваторија, не би требало да открије било какав гравитациони талас који потиче из епоха ниже димензије раног свемира.
Стојковић, доцент физике, каже да теорија еволуирајућих димензија представља радикални помак од начина на који размишљамо о космосу - од тога како је настао наш универзум.
Основна идеја је да димензионалност простора зависи од величине простора који посматрамо, са мањим размацима који су повезани са мањим димензијама. То значи да ће се отворити четврта димензија - ако је већ није - док се универзум наставља ширити.
Теорија такође сугерира да простор има мање димензије при врло високим енергијама врсте повезане са раним, пост-великим праском универзума.
Ако су Стојковић и његове колеге у праву, помоћи ће у решавању основних проблема са стандардним моделом физике честица, укључујући следеће:
Некомпатибилност квантне механике и опште релативности. Квантна механика и општа релативност су математички оквири који описују физику универзума. Квантна механика је добра у описивању свемира у врло малим размерама, док је релативност добра у описивању свемира у великим размерама. Тренутно се две теорије сматрају неспојивим; али ако би свемир на својим најмањим нивоима имао мање димензије, математичке разлике између два оквира би нестале.
Физичари су приметили да се ширење свемира убрзава, и не знају зашто. Додавање нових димензија како свемир расте би објаснио ово убрзање. (Стојковић каже да се четврта димензија можда већ отворила на великим, космолошким размерама.)
Стандардни модел физике честица предвиђа постојање још неоткривене елементарне честице зване Хиггсов бозон. Да би једначине у стандардном моделу тачно описале посматрану физику стварног света, истраживачи морају вештачки подесити масу Хигсовог бозона за интеракције између честица које се одвијају при високим енергијама. Ако простор има мање димензије при високим енергијама, потреба за оваквим „подешавањем“ нестаје.
„Оно што овде предлажемо је промена парадигме“, рекао је Стојковић. "Физичари се боре са истим проблемима 10, 20, 30 година, а директна проширења постојећих идеја вероватно их неће решити."
„Морамо узети у обзир могућност да нешто систематски није у реду са нашим идејама“, наставио је. „Треба нам нешто радикално и ново, а ово је нешто радикално и ново.“
Пошто је планирано распоређивање ЛИСА-е још увек далеко, можда ће проћи доста времена док Стојковић и његове колеге буду способни да тестирају своје идеје на овај начин.
Међутим, неки експериментални докази већ указују на могуће постојање простора нижих димензија.
Научно, научници су приметили да је главни ток енергије честица космичког зрака са енергијом већом од 1 тераелектронских волти - врста високе енергије повезане са врло раним универзумом - поравнати дуж дводимензионалне равни.
Ако високе енергије одговарају просторима нижих димензија, као што предлаже теорија о „нестајућим димензијама“, истраживачи који раде са акцелератором честица Великог хадронског судара у Европи требали би видети равнинско расипање таквим енергијама.
Стојковић каже да би посматрање таквих догађаја било „врло узбудљив, независан тест наших предложених идеја“.
Извори: ЕурекАлерт, Писма физичког прегледа.
