Se vogliamo trovare ulteriori dimensioni nel nostro Universo, cioè l'esistenza di cui la cosiddetta teoria delle stringhe sta cercando di spiegarci, allora dovremmo rivolgere la nostra attenzione alle onde gravitazionali. Perché possono essere la chiave della loro scoperta, dicono i fisici.
È così che si può descrivere brevemente l'idea di una nuova ipotesi, che cerca di trovare una risposta all'enigma irrisolto della fisica: perché la gravità è infatti più debole di altre forze fondamentali del nostro universo? Secondo la nuova ipotesi, la "fuga" di gravità porta proprio ad altre dimensioni che dobbiamo ancora scoprire.
"La possibilità di altre dimensioni è stata discussa per molto tempo e da punti di vista completamente diversi", afferma Emilian Dudas dell'Ecole Polytechnique di Parigi.
"Le onde gravitazionali, a loro volta, potrebbero essere la chiave per scoprire queste dimensioni extra".
L'idea delle quattro dimensioni è ora ampiamente accettata: tre spaziali (lunghezza, larghezza, altezza) e una temporale (tempo). Tuttavia, la nostra conoscenza di come si comporta la materia alle scale più piccole contiene molte lacune che altre sei dimensioni potrebbero colmare. Questa è l'opinione della Teoria delle Stringhe, secondo la quale tutto nell'Universo potrebbe essere molto più facile da capire e spiegare se fossimo d'accordo con l'idea dell'esistenza di 10 dimensioni. Inoltre, la teoria delle stringhe è vista come il modo più probabile per colmare finalmente il divario tra la fisica classica e quella quantistica, diventando la base per la futura teoria della gravità quantistica.
Secondo questa teoria, le particelle di materia più piccole che siamo in grado di rilevare, i quark, infatti, possono essere costituite da particelle ancora più piccole - fibre di energia unidimensionali che si comportano come stringhe vibranti. Gli scienziati sono molto interessati a queste "stringhe" per una semplice ragione. Si ritiene che saranno in grado di fare ciò che la nostra fisica moderna non è in grado di fare, vale a dire: descrivere accuratamente tutte le forze fondamentali a noi note, tra cui gravità, elettromagnetismo e forze nucleari. Possono anche aiutarci a capire perché l'universo è ancora in espansione. Tuttavia, il problema principale (e forse l'unico significativo) è che esse (stringhe) richiedono almeno 10 dimensioni per la loro giustificazione matematica. E il guaio è che non ci siamo nemmeno avvicinatiper aprirne uno aggiuntivo.
Tuttavia, i fisici Gustavo Lucena-Gomez e David Andriot del Max Planck Institute for Physics in Germania sono convinti che abbiamo speranza per la scoperta di queste dimensioni extra. E questa speranza sono le onde gravitazionali predette molto tempo fa dal grande Einstein e solo di recente confermate dagli scienziati moderni.
Le onde gravitazionali sono diventate uno degli argomenti più scottanti dello scorso anno, quando i fisici del LIGO - due giganteschi osservatori situati negli stati americani della Louisiana e della California - hanno annunciato per la prima volta di aver scoperto prove dirette dell'esistenza delle cosiddette increspature dello spazio-tempo, che sono circa 100 predetto anni fa da Einstein. Queste onde viaggiano attraverso lo spaziotempo alla velocità della luce e sono il risultato di alcuni degli eventi più catastrofici dell'universo, come la fusione di buchi neri o l'esplosione di stelle. Sono in grado di passare e quindi influenzare tutte le dimensioni a noi note nell'Universo e, molto probabilmente, anche quelle che non siamo ancora in grado di rilevare.
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"Se ci sono dimensioni aggiuntive nell'universo, sarebbe logico presumere che le onde gravitazionali esisteranno in tutte queste dimensioni", commenta Gomez.
Gomez e Andriot hanno sviluppato un modello matematico che descrive i presunti effetti delle onde gravitazionali sulle misurazioni e hanno identificato due fattori chiave. Innanzitutto, secondo i ricercatori, le dimensioni extra possono manifestarsi grazie alle onde gravitazionali ad alta frequenza. In secondo luogo, in diverse dimensioni, le onde gravitazionali dovrebbero avere effetti diversi sullo stiramento del "tessuto" dell'Universo.
Secondo i ricercatori, nel primo caso, il rilevamento richiederebbe un'apparecchiatura migliaia di volte più sensibile di quella dello stesso LIGO.
“Non abbiamo ancora riscontrato processi astrofisici che creano onde gravitazionali con una frequenza molto superiore a 1000 Hz, quindi, con un appropriato rivelatore super potente e sensibile, capiremmo immediatamente a cosa stiamo assistendo. La determinazione di frequenze di tale livello potrebbe suggerire la scoperta di una nuova fisica.
E il secondo caso richiederà ai fisici di studiare cambiamenti anomali nell'impatto sullo spazio-tempo delle "onde gravitazionali ordinarie" (cioè quelle che possiamo determinare ora) e quelle che avrebbero avuto onde gravitazionali di altre dimensioni.
"La deformazione dello spazio-tempo sarebbe presentata in una certa forma distintiva", affermano gli scienziati.
L'editorialista scientifico di Newsweek Hannah Osborne è più ottimista sulla possibilità di rilevare dimensioni aggiuntive attraverso la loro influenza sulle onde gravitazionali. A suo parere, sarà necessario un rilevatore con il livello di sensibilità di tre laboratori LIGO contemporaneamente, funzionante nel suo insieme. Osborne ritiene che "tali tecnologie saranno disponibili nel prossimo futuro".
L'esistenza di altre dimensioni potrebbe essere la risposta stessa 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.
L'opinione sulla probabilità dell'esistenza di dimensioni extra è condivisa da molti scienziati. Ad esempio, il fisico teorico Bobby Acharia del King's College di Londra ritiene che l'universo sia molto più complesso di quanto sembri a prima vista, e qualsiasi cosa possa nascondersi in esso. Crede nelle dimensioni aggiuntive, ma è ben consapevole che l'attuale livello di tecnologia non consente di scoprirle.
“Per creare e ridistribuire le onde gravitazionali in altre dimensioni, avrai bisogno di una quantità colossale di energia. Anche se riesci a creare onde che filtrano in altre dimensioni, la scala sarà così piccola che la frequenza delle onde gravitazionali in questo caso sarà molto alta, molto più alta delle capacità di rilevamento della corrente del rivelatore di onde gravitazionali LIGO.
NIKOLAY KHIZHNYAK
