Lo studio delle onde gravitazionali può aiutare a trovare altre dimensioni
Se esistono altre dimensioni, allora si manifestano attraverso le onde gravitazionali, affermano i fisici dell'Istituto tedesco Max Planck.
Hanno eseguito calcoli che mostrano esattamente come dovrebbero comportarsi le onde gravitazionali se esistono davvero altre dimensioni nell'universo. E propongono di condurre una serie di esperimenti che proveranno o smentiranno queste ipotesi.
La nuova ipotesi offre anche una soluzione a uno dei misteri più importanti della fisica moderna: perché la gravità è più debole del resto delle forze fondamentali della natura. Pertanto, la nuova teoria suggerisce che la gravità "trapela" in altre dimensioni che non abbiamo ancora registrato.
Il fisico Gustavo Lucena Gomez ritiene che le onde gravitazionali possano essere la chiave per comprendere l'universo
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A prima vista, l'universo sembra abbastanza logico se visto in termini di quattro dimensioni: lunghezza, larghezza e altezza, oltre che tempo. Tuttavia, i fisici teorici hanno da tempo predetto che potrebbero esserci altre dimensioni. In particolare, la famosa teoria delle stringhe assume che ci siano 10 dimensioni.
Gli esperimenti con le particelle mostrano che le sei dimensioni mancanti dal modello tradizionale potrebbero aiutare a comprendere meglio alcuni processi.
Inoltre, la teoria delle stringhe non è facile da liquidare in quanto promette una riconciliazione tra fisica classica e quantistica.
La teoria delle stringhe suggerisce che i quark, le particelle più piccole che possiamo rilevare, sono in realtà costituite da particelle ancora più piccole, particelle di energia che sembrano stringhe vibranti.
Sono queste "stringhe" che possono spiegare la natura delle forze che sono fondamentali nell'Universo, ma non hanno ricevuto un'interpretazione nella fisica moderna. Ad esempio, gravità, elettromagnetismo e interazione nucleare.
Il problema principale è che la descrizione matematica di "stringhe" coinvolge almeno 10 dimensioni fisiche. E la scienza moderna non è ancora riuscita a trovare un'unica nuova dimensione.
Nuove ricerche
Gustavo Lucena Gomez e David Andriot del Max Planck Institute for Gravitational Physics di Potsdam, in Germania, hanno avanzato la teoria secondo cui le onde gravitazionali possono provare l'esistenza di altre dimensioni.
Albert Einstein predisse l'esistenza di queste onde, che rappresentano la pulsazione dello spazio-tempo. Nel 2015 sono stati trovati dai ricercatori del progetto LIGO, i cui laboratori si trovano in Louisiana e California.
Le onde gravitazionali previste da Einstein sono state registrate nel 2015 / California Institute of Technology
Le onde gravitazionali viaggiano attraverso lo spazio-tempo alla velocità della luce, provocando esplosioni di stelle e fusioni di buchi neri.
È logico presumere che le onde gravitazionali esistano in tutte le dimensioni dell'universo, spiega Gomez.
Sulla base di questa premessa, Gomez e Andriot hanno creato un modello matematico che descrive come altre misurazioni dovrebbero influenzare le onde gravitazionali.
In primo luogo, credono che le dimensioni extra possano manifestarsi attraverso onde gravitazionali ad alta frequenza. In secondo luogo, in diverse dimensioni, le onde gravitazionali dovrebbero avere effetti diversi sullo stiramento del "tessuto" dell'Universo.
"Se ci sono dimensioni extra nel nostro universo, possono allungare lo spazio-tempo in un modo in cui le normali onde gravitazionali non possono", spiega Gomez.
Per testare la prima parte dell'ipotesi, sono necessarie apparecchiature molto sensibili. Migliaia di volte più accurato dei laboratori LIGO, che hanno rilevato le onde gravitazionali.
Allo stesso tempo, con tali apparecchiature, non sarà difficile assicurarsi che si trovino onde gravitazionali della frequenza richiesta, sottolineano gli autori dello studio, poiché nessun processo astrofisico noto può emettere onde gravitazionali di così alta frequenza.
Se tali onde vengono trovate, sarà l'inizio di una nuova era nella fisica, affermano Gomez e Andriot.
Il secondo fattore ricercato che dimostrerà l'esistenza di altre dimensioni è la cosiddetta "modalità di respirazione" delle onde gravitazionali. Dal punto di vista delle misurazioni disponibili, alcune caratteristiche del moto delle onde gravitazionali dovrebbero apparire come anomalie, ne sono certi gli autori dello studio.
I ricercatori intendono richiedere supporto ai laboratori con rivelatori LIGO per osservare lo stesso esperimento di particelle in tempo reale.
"In teoria, la" modalità di respirazione "deforma lo spazio-tempo in un certo modo, il che sarà un chiaro segno dell'esistenza di altre dimensioni", notano gli autori dell'opera.
Inoltre, la presenza di altre dimensioni potrebbe spiegare perché la gravità è la forza più fondamentale in natura. Se la gravità esiste in tutte le dimensioni, deve essere una forza debole, perché ne vediamo solo una piccola parte - quella che esiste nelle quattro dimensioni a noi visibili, affermano i ricercatori.
L'esistenza di altre dimensioni potrebbe essere il Santo Graal della fisica moderna che gli scienziati hanno cercato così a lungo e con insistenza. Altre misurazioni potrebbero portare alla creazione di una teoria unificata dell'universo, che riconcilierebbe la teoria quantistica dei campi con i principi generali della relatività.
In un tale Universo, sono possibili sia l'antigravità che i movimenti con una velocità maggiore della velocità della luce.
Pertanto, lo studio della natura delle onde gravitazionali è estremamente importante, secondo Karla Lant, editorialista del Futurismo.
