يتحدى Braneworld النسبية العامة لأينشتاين. اضغط للتكبير
لقد انبهر العلماء لسنوات حول احتمال وجود أبعاد إضافية تتجاوز الأبعاد الثلاثة التي يمكننا أن نفهمها نحن البشر. يعتقد الباحثون الآن من جامعتي Duke و Rutgers أن هناك طريقة لاختبار نظرية الجاذبية (4 أبعاد مكانية بالإضافة إلى الوقت) للجاذبية التي تتنافس مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين. يجب أن يكون لهذا البعد الإضافي تأثيرات في الكون يمكن اكتشافها بواسطة الأقمار الصناعية المقرر إطلاقها في السنوات القليلة القادمة.
طور العلماء في جامعتي Duke و Rutgers إطارًا رياضيًا يقولون أنه سيمكن الفلكيين من اختبار نظرية الجاذبية الخمسة الأبعاد الجديدة التي تتنافس مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
يعتمد تشارلز ر. كيتون من روتجرز وآرلي أو بيترز من دوق عملهم على نظرية حديثة تسمى النوع الثاني من النوع الثاني Randall-Sundrum braneworld. تقول النظرية أن الكون المرئي عبارة عن غشاء (وبالتالي "عالم branew") مضمن في كون أكبر ، يشبه إلى حد كبير حبلا من الأعشاب البحرية الرقيقة العائمة في المحيط. يتكون "عالم braneworld" من خمسة أبعاد - أربعة أبعاد مكانية بالإضافة إلى الوقت - مقارنة بالأبعاد الأربعة - ثلاثة مكانية ، بالإضافة إلى الوقت - المنصوص عليها في النظرية النسبية العامة.
يتنبأ إطار عمل Keeton and Petters بتأثيرات كونية معينة ، إذا لوحظت ، يجب أن تساعد العلماء على التحقق من صحة نظرية عالم المستقبل. وقالوا إن الملاحظات يجب أن تكون ممكنة مع الأقمار الصناعية المقرر إطلاقها في السنوات القليلة المقبلة.
قال بيترز: إذا أثبتت نظرية عالم الآمال أنها صحيحة ، فإن ذلك "من شأنه أن يزعج applecart". "سيؤكد أن هناك بعدًا رابعًا للفضاء ، والذي من شأنه أن يخلق تحولًا فلسفيًا في فهمنا للعالم الطبيعي".
ظهرت نتائج العلماء في 24 مايو 2006 ، في النسخة الإلكترونية من مجلة Physical Review D.Keeton أستاذة الفلك والفيزياء في Rutgers ، و Petters أستاذ الرياضيات والفيزياء في Duke. يتم تمويل أبحاثهم من قبل مؤسسة العلوم الوطنية.
يقدم نموذج Randall-Sundrum braneworld - الذي تم تسميته لمؤسسيه ، والفيزيائيين ليزا راندال من جامعة هارفارد ورامان ساندروم من جامعة جونز هوبكنز - وصفًا رياضيًا لكيفية تشكيل الجاذبية للكون الذي يختلف عن الوصف الذي تقدمه النظرية النسبية العامة.
ركز كيتون وبيترز على إحدى نتائج الجاذبية الخاصة لنظرية عالم الأرض التي تميزها عن نظرية آينشتاين.
تتنبأ نظرية عالم الوجود بأن "الثقوب السوداء" الصغيرة نسبيًا التي تم إنشاؤها في الكون المبكر قد نجت حتى الوقت الحاضر. وستكون الثقوب السوداء ، ذات الكتلة المشابهة لكويكب صغير ، جزءًا من "المادة المظلمة" في الكون. كما يوحي الاسم ، فإن المادة المظلمة لا تصدر أو تعكس الضوء ، ولكنها تمارس قوة الجاذبية.
من ناحية أخرى ، تتوقع النظرية النسبية العامة أن مثل هذه الثقوب السوداء البدائية لم تعد موجودة ، كما كانت ستتبخر الآن.
وقال كيتون: "عندما قدرنا إلى أي مدى قد تكون الثقوب السوداء في العالم البري من الأرض ، فوجئنا عندما اكتشفنا أن أقرب الثقوب ستقع بشكل جيد داخل مدار بلوتو".
وأضاف بيترز: "إذا شكلت الثقوب السوداء لعالم braneworld حتى 1 في المائة من المادة المظلمة في الجزء الخاص بنا من المجرة - وهو افتراض حذر - يجب أن يكون هناك عدة آلاف من الثقوب السوداء في عالمنا الشمسي."
ولكن هل توجد بالفعل ثقوب سوداء في عالم المستقبل - وبالتالي تقف كدليل على نظرية العالم الخماسي؟
أظهر العلماء أنه من الممكن الإجابة على هذا السؤال من خلال ملاحظة الآثار التي ستحدثها الثقوب السوداء في العالم الأسود على الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي ينتقل إلى الأرض من المجرات الأخرى. أي قوى إشعاعية تمر بالقرب من الثقب الأسود ستعمل عليها قوى الجاذبية الهائلة للجسم - تأثير يسمى "عدسة الجاذبية".
قال كيتون: "إن مكانًا جيدًا للبحث عن عدسة الجاذبية من خلال الثقوب السوداء في عالم الأرض هو في دفقات من أشعة غاما القادمة إلى الأرض". ويعتقد أن هذه الانفجارات بأشعة جاما تنتجها انفجارات هائلة في جميع أنحاء الكون. تم اكتشاف مثل هذه الرشقات من الفضاء الخارجي عن غير قصد من قبل القوات الجوية الأمريكية في الستينيات.
حسبت Keeton و Petters أن الثقوب السوداء في العالم السفلي ستعيق أشعة غاما بنفس الطريقة التي تعوق بها الصخور في البركة التموجات المارة. تنتج الصخرة "نمط تداخل" في أعقابها حيث تكون بعض قمم التموج أعلى ، وبعض الأحواض أعمق ، وبعض القمم والأحواض تلغي بعضها البعض. يحمل نمط التداخل توقيع خصائص كل من الصخور والمياه.
وقال كيتون وبيترز إن الثقب الأسود في عالم المستقبل قد ينتج عنه نمط تداخل في انفجار عابر لأشعة جاما أثناء سفرهم إلى الأرض. تنبأ العلماء "بالأشكال" الساطعة والداكنة الناتجة في نمط التداخل ، والتي قالوا إنها توفر وسيلة لاستنتاج خصائص الثقوب السوداء في عالم الأرض ، وبالتالي المكان والزمان.
وقال بيترز "اكتشفنا أن توقيع البعد الرابع للفضاء يظهر في أنماط التداخل". "يخلق هذا البعد المكاني الإضافي تقلصًا بين الأطراف مقارنة بما ستحصل عليه في النسبية العامة."
قال بيترز وكيتون أنه يجب أن يكون من الممكن قياس أنماط هامش أشعة غاما المتوقعة باستخدام تلسكوب غاما مساحة كبيرة من الأشعة ، والذي من المقرر إطلاقه على متن مركبة فضائية في أغسطس 2007. التلسكوب هو جهد مشترك بين وكالة ناسا ، وزارة الطاقة الأمريكية ومؤسسات في فرنسا وألمانيا واليابان وإيطاليا والسويد.
وقال العلماء إن توقعاتهم ستنطبق على جميع الثقوب السوداء في عالم الأرض ، سواء في نظامنا الشمسي أو خارجه.
وقالوا: "إذا كانت نظرية braneworld صحيحة ، فيجب أن يكون هناك العديد من الثقوب السوداء في جميع أنحاء الكون ، يحمل كل منها توقيع بُعد رابع للفضاء".
المصدر الأصلي: جامعة ديوك
