Aloittiko Maailmankaikkeus Yksinkertaisena 1-D-Linjana?

{h1}

Uusi fysiikan teoria, jota kutsutaan "kaatuaviksi ulottuvuuksiksi", ehdottaa, että varhaiset maailmankaikkeus oli yksiulotteinen. Mitä elämä olisi kuin 1-d?

Raikas yksinkertainen uusi ajatus on tullut esiin monimutkaisessa energiafysiikan maailmassa. Se ehdottaa, että varhaiset maailmankaikkeus oli yksiulotteinen linja. Ei räjähtävä pallo, ei kaoottinen tulipallo. Vain yksinkertainen puhdasta energiaa.

Ajan myötä, kun linja kasvoi, se kurotti ja leikkaa itsensä yhä enemmän, vähitellen muodostaa tiiviisti kudottu kangas, joka suurilla etäisyyksillä ilmestyi 2-D-tasona. Lisää aikaa kului ja 2-D-maailmankaikkeus laajeni ja kierrettiin, lopulta luomalla verkko 3-D-maailmankaikkeuden, jota näemme tänään.

Tämä käsite, jota kutsutaan "kaatuaviksi ulottuvuuksiksi", kuvaamaan, mitä tapahtuu, kauemmas näyttää takaisin ajassa, on saanut viimeisen kuukauden aikana vetovoimaa korkean energiafysiikan yhteisössä. Jos se on oikein, se lupaa välittää aukon kvanttimekaniikan välillä hyvin pienen ja yleisen suhteellisuuden fysiikalle avaruusajan fysiikan. Sillä olisi myös merkitystä Higgsin bosoniksi kutsutun hypoteettisen elementaarisen hiukkasen ominaisuuksille. Ja mikä parasta, se tekisi niin tyylikkäästi yksinkertaisella tavalla.

"Viimeisten 30 vuoden aikana [fyysikot] yrittivät tehdä teorioistamme monimutkaisemmiksi lisäämällä hiukkasia, enemmän ulottuvuuksia", sanoi Buffalon yliopiston fysiikan tutkija, joka tutkii ikäviä ulottuvuuksia. "Olemme päättäneet mennä toisin ja tehdä teorioista vähemmän monimutkaisia ​​korkean energian valtakunnassa. Korkealla energialla [varhaisessa maailmankaikkeudessa] muutetaan taustaa, jossa hiukkasfysiikan standardimalli on muotoiltu. ongelma yksinkertaistaa paljon. "

Teorian mukaan, ensimmäisen tuhannen triljoonaisen sekunnin ajan Big Bangin jälkeen, kunnes universumi jäähdytettiin keskimäärin 100 teraelektronvolttilämpötilaan (TeV ovat itse asiassa energian mitta, mutta energia ja lämpötila vastaavat), se oli 1-D-linja.

Mitä nuori maailmankaikkeus olisi ollut?

Elämä linjalla

"1-D: ssä on uusi yhdentymisen tunne", Stojkovic kertoi Elämän Pikku Mysteereille. "Nyt näet monipuolisen maailman, koska olet 3.-D. Kun astut alas 1-D, asiat tulevat paljon yksinkertaisemmiksi. Ominaisuudet, jotka erottavat kaikki hiukkaset, eivät ole enää olemassa, joten ne kaikki tulevat samankaltaisiksi Ei ole kiertoa, kaikki sinulla on eteenpäin ja taaksepäin, ja energia liikkuu molempiin suuntiin. "

"Ajan myötä 1-D-merkkijoukon maailmankaikkeus kehittyy, leikkaamalla itsensä monta kertaa rakentaa kangasta", hän sanoi. Toinen ulottuvuus on rakennettu ja myöhemmin kolmas, samalla tavalla kuin kaksiulotteinen arkki voidaan taittaa ponnahdusikkunan tekemiseksi. [Onko Universumilla reunus? ]

Mutta Stojkovic ei ole vielä tunnistanut mekanismia, joka aiheuttaa maailmankaikkeuden kehittyvän ajan kuluttua. "Meidän on selitettävä, mikä aiheutti evoluutiota erilaisista energioista. Tarvitset tarkan mallin, joka alkaa merkkijonoa ja luo suurempia ulottuvuuksia, kun se kehittyy ajoissa luomaan tilaa, jota näemme tänään." Rakenteellisessa muodossaan Stojkovic kutsuu poikittaisiksi ulottuvuuksiksi puitteet eikä teorian. "Kehys on kaunis, mutta meidän on selvitettävä yksityiskohdat", hän sanoi.

Laita testi

Toisin kuin jousto-teoria, niin kauniin käsityksen, joka kuvaa maailmankaikkeuden arkkitehtuuria, voi olla todistettavissa kokeilemalla puutteellisia ulottuvuuksia: Tässä kuussa Loyola Marymount -yliopistossa Los Angelesissa toimiva fysiikan Stojkovic ja Jonas Mureika ovat julkaisseet ensimmäisen peer- esitteli artikkelin artikkelista arvokkaassa Physical Review Letters -lehdessä, ja siinä esiteltiin kokeilu, jonka tarkoituksena oli kokeilla, oliko varhaisen maailmankaikkeuden todellakin yksiulotteinen.

Kokeessa painovoima ajaa heikkoja värähtelyjä, joiden uskotaan tulevan massiivisista esineistä ja kulkevat avaruusajan läpi. Gravity aaltoja ei ole koskaan havaittu, mutta niiden olemassaolo on ennustettu hiukkasfysiikan standardimallilla, ja fyysikot toivovat tarkkailevan niitä seuraavan vuosikymmenen aikana käyttäen satelliittien verkkoa avaruudessa. [Onko tilaa gravitaatiossa? ]

Gravity aaltoja kuljettavat energiaa allekirjoitus esineitä, jotka loivat ne. Jos Stojkovicilla on oikeus, silloin ei ole mitään painovoima-aaltoja ennen kuin universumi muuttui kolmiulotteiseksi.

"Painovoima ei kulje alle kolmeen tilamittaan", Stojkovic kertoi Life's Little Mysteriesille. "Jos menetät kahteen ulottuvuuteen, ei ole olemassa painovoima-aaltoja eikä niitä ole yhtä ulottuvuudessa."

"Jos ehdotuksemme on oikein, 2-D-3-D-risteytys tapahtui, kun maailmankaikkeuden energia jäähdytettiin 1 TeV: ksi", Stojkovic sanoi. Tämä tapahtui yksi triljoona sekunnissa Big Bangin jälkeen. "Kun varhaiset maailmankaikkeus oli 1 TeV kuuma, se siirtyi 2-D: stä 3-D: ksi, ja siinä vaiheessa painovoima-aaltoja alkoi tuottaa vain tämän crossoverin jälkeen, ei ennen", hän sanoi. Painovoiman puuttuminen ja siihen liittyvien energioiden ollessa yli 1 TeV antaisivat tämän teorian painon.

Kun tulevat satelliitit mittaavat painovoima-aaltojen taajuuksia (ja vastaavia energioita), Stojkovic toivoo, että he näkevät taajuusrajoituksen. "Taajuuksilla olisi raja, jonka yläpuolella ei mitata painovoima-aaltoja, mikä vastaa siirtymistä 2-D-3-D", Stojkovic sanoi. Jos nämä välineet tunnistavat rajan, jonka Stojkovic ennustaa, laajentumisulottuvuus kasvaa.

Jotkut fyysikot vastustavat kokeellisen testin lähtökohtia; nimittäin, että painovoima-aallot leikkaavat tietyn taajuuden yläpuolella. "Kaikilla taajuuksilla on gravitaatiosäteilyä", kirjoitti sähköpostiin korkean energian fyysikot Thomas Sotiriou Cambridgen yliopistossa ja Silke Weinfurtner SISSA-instituutissa Italiassa. "Tämä ei tarkoita sitä, että tämä gravitaatiosäteily ei aiheuttaisi jäljelle jääviä ulottuvuuksia", he selittivät, muttei tapana, jolla Stojkovic ja Mureika olivat määrittäneet. "Se ei olisi yleinen ilman tiettyyn säteilyyn liittyvää säteilyä, kuten Stojkovic ja Mureika ehdottavat."

Sotiriou ja Weinfurtner myös vastustavat taustalla olevan mekanismin puuttumista maailmankaikkeuden evoluution ja mittasuhteiden syntymisen selvittämiseksi. "[PRL] Stojkovicin ja muun kirjoittajan kirje on varsin epämääräinen", he kirjoittavat. "Ne viittaavat syrjäytyneisiin ulottuvuuksiin suurilla energioilla ja painovoiman suhteen, mutta he eivät käytännössä sano mitään erityistä mekanismista, jolla tämä saavutettaisiin."

"Ajatus menettävistä ulottuvuuksista on melko mielenkiintoinen ja mahdollisesti hedelmällinen, kunhan yksi selkeyttää täsmälleen sitä, mitä tarkoitetaan" menettävillä ulottuvuuksilla ". Ilman konkreettista, matemaattisesti hyvin määriteltyä mallia siitä, kuinka mittasuhteet häviävät, ei voi sanoa paljon, Sotirious ja Weinfurtner kirjoittavat. Mukana Matt Visserin Victoria-yliopistossa Uudessa-Seelannissa ovat esittäneet näkemyksiään poistuvien ulottuvuuksien suhteen artikkelissa, joka on lähetetty fysiikkaan arXiv.

Kosmisen säteen vinkit

Epävarma käsite voi olla yksi vivahde todisteita jo poistuvien ulottuvuuksien puolesta. "Kun kosmiset säteet törmäävät hiukkasia ilmakehään, tämä luo suihkun muita hiukkasia", Stojkovic sanoi. "Suihku näyttää kartiolta. Ja kuten voitte kuvitella, kartiomaisen poikkileikkausviipale on ympyrä." [Mitä ovat kosmiset rakeet?]

"No, näyttää siltä, ​​että korkeimman energian kosmiset sädekorotukset ovat sen sijaan tasomaisia, eli ne tapahtuvat 2-D: ssä pikemminkin kuin 3-D: ssä", hän sanoi. Mitat näyttävät katoavan hiukkastörmäyksille, jotka ovat yhtä energisia kuin varhaisen maailmankaikkeuden. Kaksi ulottuvuutta "kosminen säde osuu partikkeliin ja luo sitten suihkun hiukkasia, jotka kulkevat ympyrässä. Ympyrän siivu näyttää viivalta, ja juuri sellaiset ilmaisimet, jotka ovat erittäin korkeita ilmakehissä, ovat nähneet."

Suuren Hadron Colliderin kokeiden pitäisi pystyä koetelemaan riittävän suuria energioita nähdäkseen saman 2-D-valtakunnan, hän sanoi. "LHC: n pitäisi nähdä sama linjaus. Hiukkasten tapahtumien tulisi kohdistaa taso."

Jos näin tapahtuu, uusi vaimentava ulottuvuuskehys saa enemmän vetovoimaa ja kauniin yksinkertainen kuva varhaisesta maailmankaikkeudesta tulee entistä tarkemmin.

  • Mikä on universumin kokonaisenergia?
  • Mikä on tumma energia?
  • Mikä on Black Holesin keskellä?

Seuraa Natalie Wolchover Twitterissä @nattyover.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com