Braneworld esitab väljakutse Einsteini üldrelatiivsusele. Pilt suuremalt
Teadlasi on aastaid huvipakkuv võimalusest, et lisaks kolmele inimesele, millest inimesed aru saame, on olemas ka lisamõõtmeid. Nüüd arvavad Duke'i ja Rutgersi ülikoolide teadlased, et on olemas viis testida raskusjõu viiemõõtmelist teooriat (4 ruumilist dimensiooni pluss aeg), mis konkureerib Einsteini üldise relatiivsusteooriaga. Sellel lisamõõtmel peaksid olema kosmoses mõjud, mida on lähituleviku jooksul kavandatud startivate satelliitide poolt tuvastatav.
Duke'i ja Rutgersi ülikoolide teadlased on välja töötanud matemaatilise raamistiku, mis nende sõnul võimaldab astronoomidel katsetada uut viiemõõtmelist gravitatsiooniteooriat, mis konkureerib Einsteini üldise relatiivsusteooriaga.
Rutgersi Charles R. Keeton ja hertsogi Arlie O. Petters tuginevad oma töös hiljutisele teooriale, mida nimetatakse II tüüpi Randall-Sundrumi braneworldi gravitatsioonimudeliks. Teooria kohaselt on nähtav universum membraan (seega “braneworld”), mis on põimitud suuremasse universumisse, sarnaselt ookeanis hõljuva kilede vetikatega. „Braneworld-universumil” on viis mõõdet - neli ruumimõõdet pluss aeg -, võrreldes nelja suhtelise mõõtmega - kolm ruumilist ja pluss-aega -, mis on esitatud suhtelisuse üldteoorias.
Keetoni ja Pettersi välja töötatud raamistik ennustab teatavaid kosmoloogilisi mõjusid, mis nende jälgimise korral peaksid teadlastel aitama kinnistada braneworldi teooriat. Nende sõnul peaks vaatlus olema võimalik satelliitide abil, mis plaanitakse lähiaastatel käivitama.
Kui braneworldi teooria osutub tõeks, "häiriks see õunakäru," ütles Petters. "See kinnitaks, et kosmosel on 4. mõõde, mis muudaks filosoofilise nihke meie arusaamises loodusmaailmast."
Teadlaste leiud ilmusid 24. mai 2006 ajakirja Physical Review veebiväljaandes. D. Keeton on Rutgersi astronoomia- ja füüsikaprofessor ning Petters on Duke'i matemaatika- ja füüsikaprofessor. Nende teadusuuringuid rahastab Riiklik Teadusfond.
Braneworldi Randall-Sundrumi mudel - nime saanud selle algatajate, Harvardi ülikooli füüsikute Lisa Randalli ja Johns Hopkinsi ülikooli Raman Sundrumi järgi - pakub matemaatilist kirjeldust, kuidas gravitatsioon kujundab universumit, mis erineb suhtelisuse üldteooria pakutud kirjeldusest.
Keeton ja Petters keskendusid braneworld-teooria ühele konkreetsele gravitatsioonilisele tagajärjele, mis eristab seda Einsteini teooriast.
Braneworldi teooria ennustab, et varajases universumis tekkinud suhteliselt väikesed “mustad augud” on säilinud tänapäevani. Mustad augud, mille mass sarnaneb pisikese asteroidiga, moodustaksid osa universumi “tumedast ainest”. Nagu nimigi ütleb, ei eralda ega peegelda tume aine valgust, vaid avaldab gravitatsioonilist jõudu.
Üldine relatiivsusteooria ennustab seevastu, et selliseid ürgseid musti auke enam pole, kuna need oleks praeguseks juba ära haihtunud.
"Kui me hindasime, kui kaugel võivad braneworldi mustad augud Maast olla, avastasime üllatusega, et lähimad asuvad hästi Pluuto orbiidil," rääkis Keeton.
Petters lisas: "Kui braneworldi mustad augud moodustavad meie galaktika osas isegi ühe protsendi tumedast ainest - ettevaatlik oletus -, siis peaks meie päikesesüsteemis olema mitu tuhat braneworldi musta auku."
Kuid kas braneworldi mustad augud on tõesti olemas - ja kas need on tõestuseks 5-D braneworld-teooriale?
Teadlased näitasid, et sellele küsimusele peaks olema võimalik vastata, jälgides mõju, mida braneworldi mustad augud avaldavad teistele galaktikatest Maale liikuvale elektromagnetilisele kiirgusele. Sellist musta augu lähedal liikuvat kiirgust mõjutavad objekti tohutud gravitatsioonijõud - efekt, mida nimetatakse “gravitatsiooniläätseks”.
"Hea koht Braneworldi mustade aukude abil gravitatsioonilise läätse otsimiseks on Maale saabuvate gammakiirte purunemised," ütles Keeton. Arvatakse, et neid gammakiirguse purunemisi põhjustavad tohutud plahvatused kogu universumis. Sellised kosmosepursked avastasid USA õhujõud 1960. aastatel tahtmatult.
Keeton ja Petters arvutasid, et braneworldi mustad augud takistavad gammakiiri samamoodi, nagu tiigis olev kivi takistab rippide läbimist. Kivim tekitab selle kiirituses „sekkumismustri”, milles mõned pulsatsiooni tipud on kõrgemad, mõned küna sügavamad ja mõned tipud ning lohud kustutavad üksteise. Interferentsi muster tähistab nii kivimi kui ka vee omadusi.
Samamoodi tekitaks braneworldi must auk Maale rännates gammakiirte mööduvas purunemises häirete mustri, ütlesid Keeton ja Petters. Teadlased ennustasid tekkivate häirete mustri heledaid ja tumedaid “narmasid”, mis nende sõnul võimaldavad tuletada ajude maailma mustade aukude ning omakorda ruumi ja aja omadusi.
"Avastasime, et häire nelgimõõtme kosmoses ilmub neljanda mõõtme allkiri," ütles Petters. "See täiendav ruumiline mõõde tekitab narmaste vahel kokkutõmbumise võrreldes sellega, mida saaksite üldrelatiivsuses."
Petters ja Keeton ütlesid, et ennustatud gammakiirguse eripära peaks olema võimalik mõõta Gamma-ray suure kosmoseteleskoobi abil, mis plaanitakse kosmoselaevale avama 2007. aasta augustis. Teleskoop on NASA, USA energeetikaministeerium ning asutused Prantsusmaal, Saksamaal, Jaapanis, Itaalias ja Rootsis.
Teadlased ütlesid, et nende ennustus kehtib kõigi braneworldi mustade aukude kohta, olgu siis meie päikesesüsteemis või väljaspool seda.
"Kui braneworld-teooria on õige," ütlesid nad, "kogu maailmaruumis peaks olema palju, palju rohkem braneworld-mustaid auke, millest igaüks kannaks kosmose neljanda mõõtme allkirja."
Algne allikas: Duke University
