Ψάχνοντας για μια μικροσκοπική νέα διάσταση περιτυλιγμένη σαν το Σύμπαν πριν από το Big Bang

Πηγή: ScienceDaily, 12 Μαρτίου 2008

Το σύμπαν όπως ξέρουμε αυτήν την περίοδο αποτελείται από τρεις χωρικές διαστάσεις και μία του χρόνου, αλλά ερευνητές στο τμήμα Φυσικής και Υπολογιστών στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια διερευνούν τη δυνατότητα να έχει μια πρόσθετη διάσταση.

Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες είναι κατάλοιπα του Big Bang και προβλέπονται να τριγυρνάνε σε όλο το σύμπαν μας ακόμα και τώρα. Εάν η μάζα τους ήταν 10¹² kg ή και περισσότερο κατά την διάρκεια της δημιουργίας, έχουν αρκετή μάζα ώστε να έχουν επιζήσει της σταθερής εξάτμισης λόγω της ακτινοβολίας Hawking, κατά τη διάρκεια των 14 δισεκατομμυρίων ετών από την αρχή του σύμπαντος. Αλλά τι συμβαίνει όταν η μικροσκοπική μαύρη τρύπα εξατμιστεί κι έτσι όπως είναι μικρή που να μπορεί να τυλιχτεί γύρω από τη δομή μιας πέμπτης διάστασης; Λοιπόν, τότε η μαύρη τρύπα θα εκραγεί εκπέμποντας ενέργεια. Αυτές οι τελικές στιγμές θα δηλώσουν ότι η αρχέγονη μαύρη τρύπα έχει πεθάνει. Αυτό που κάνει το γεγονός διεγερτικό είναι ότι οι ερευνητές θεωρούν ότι μπορούν να ανιχνεύσουν αυτά τα γεγονότα ως ξαφνικές εκλάμψεις ραδιοκυμάτων και το κυνήγι έχει  ήδη αρχίσει...

Καθώς οι μαύρες τρύπες είναι τυλιγμένες γύρω από αυτή την ανεπαίσθητα μικρή πέμπτη διάσταση (με πάχος ένα δισεκατομμυριοστό του ενός νανόμετρου), και δεδομένου ότι αυτές εξατμίζονται αργά και χάνουν τη μάζα, τελικά οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα τεντωθούν τόσο γύρω από την πέμπτη διάσταση που η μαύρη τρύπα θα πεθάνει, εκπέμποντας κύματα στις συχνότητες των ραδιοκυμάτων.

"Η ιδέα που εξερευνάμε είναι ότι ο Κόσμος έχει μια ανεπαίσθητα μικρή διάσταση (περίπου ένα δισεκατομμυριοστό ενός νανόμετρου) εκτός από τις τέσσερις που ξέρουμε αυτήν την περίοδο," λέει ο Michael Kavic μεταπτυχιακός σπουδαστής στο Κολέγιο της Επιστήμης και μέλος του προγράμματος. "Αυτή η πρόσθετη διάσταση θα ήταν περιτυλιγμένη, σε μια κατάσταση παρόμοια με αυτό ολόκληρου του Κόσμου κατά την διάρκεια του Big Bang.

Το δίκτυο κεραιών των 8 μέτρων που φτιάχτηκε για να ψάξει στον ουρανό για αυτούς τους ραδιοπαλμούς από τις εκρήξεις μέχρι 300 έτη φωτός μακριά.

Η ομάδα ψάχνει για μικρές αρχέγονες μαύρες τρύπες που, όταν εκρήγνυνται, μπορούν να παραγάγουν έναν ραδιοπαλμό που θα μπορούσε να ανιχνευθεί εδώ στη Γη. Αυτές οι μαύρες τρύπες καλούνται αρχέγονες επειδή δημιουργήθηκαν αμέσως μετά από την αρχή του Κόσμου.

Οι αρχέγονες αυτές μαύρες τρύπες αναμένεται να έχουν εξατμιστεί κατά τη διάρκεια του χρόνου, χάνοντας μάζα και επομένως να έχουν μικρύνει. Μια μαύρη τρύπα μεγαλύτερη από την πρόσθετη διάσταση θα τυλιγόταν γύρω από αυτήν, σαν μια παχιά λαστιχένια ζώνη που τυλίγεται γύρω από μια μάνικα. Καθώς δε η μαύρη τρύπα θα αδυνατίζει πλησιάζοντας το μέγεθος της πρόσθετης διάστασης, αυτή θα τεντωνόταν τόσο λεπτά που θα έσπαζε απότομα, προκαλώντας έτσι μια έκρηξη.

Η έκρηξη της μαύρης τρύπας θα μπορούσε να παραγάγει έναν ραδιοπαλμό. Η ομάδα της Βιρτζίνια προετοιμάζεται να ιδρύσει ένα ραδιοτηλεσκόπιο των 8 μέτρων για να ψάξει στον ουρανό για αυτούς τους ραδιοπαλμούς, από εκρήξεις μέχρι 300 έτη μακριά. Έχουν ένα παρόμοιο τηλεσκόπιο και στη νοτιοδυτική Βόρεια Καρολίνα που έχει ψάξει για τέτοια γεγονότα για αρκετούς μήνες.

"Έχουμε διάφορα πράγματα στο μυαλό μας που έχουν προβλεφθεί να παραγάγουν τέτοιους ραδιοπαλμούς, οι οποίοι δεν έχουν φανεί ακόμη," λέει ο John Simonetti, καθηγητής της φυσικής. "Ένα από αυτά είναι μια αρχέγονη έκρηξη μαύρων τρυπών."

"Βασικά ψάχνουμε οποιαδήποτε εξωτική, υψηλής ενέργειας έκρηξη που θα παρήγε ραδιοκύματα," εξηγεί ο Simonetti. Ο ίδιος λέει ότι η εγκατάσταση του δεύτερου ραδιοτηλεσκοπίου θα βοηθούσε τα δύο τηλεσκόπια να επιβεβαιώσουν το ένα το άλλο.

"Εάν ανιχνευτεί ένας παλμός και στα δύο όργανα στον ίδιο σχεδόν χρόνο, θα είναι μια καλή ένδειξη ότι είναι κάτι πραγματικό σε αντιδιαστολή με την ανίχνευση ενός παλμού, που προκαλείται από μια ανθρώπινη παρέμβαση," λέει ο Simonetti.

Γιατί αναζητούν τις πρόσθετες διαστάσεις; Ένας λόγος πρέπει να κάνει με τη θεωρία χορδών, ένας τομέας της φυσικής που θέτει ως αίτημα ότι οι θεμελιώδεις δομικές μονάδες του κόσμου είναι μικρές χορδές ύλης που ταλαντεύονται σαν μια χορδή της κιθάρας, παράγοντας διάφορες αρμονικές.

"Η θεωρία χορδών απαιτεί να υπάρχουν οι πρόσθετες διαστάσεις για να είναι μια συνεπής θεωρία," τονίζει ο Kavic. "Η θεωρία αυτή προτείνει το ελάχιστο 10 διαστάσεις, αλλά εξετάζουμε μόνο τα πρότυπα με μια πρόσθετη διάσταση."

Μερικοί θεωρητικοί θεωρούν ότι στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, ένας γιγαντιαίος επιταχυντής σωματιδίων που κατασκευάζεται κοντά στη Γενεύη, μπορεί να είναι σε θέση να ανιχνεύσει μια πρόσθετη διάσταση. Η ομάδα της Βιρτζίνια ελπίζει να τις ανιχνεύσει μέσω της ραδιοαστρονομίας, μιας πολύ λιγότερο επιμελημένης και δαπανηρής προσπάθειας.

Η ερευνητική ομάδα της Βιρτζίνια προγραμματίζει να δουλέψει το πρόγραμμα για την αναζήτηση των κρυφών διαστάσεων τουλάχιστον πέντε χρόνια.

"Εάν είχαμε αποδείξεις ότι υπάρχει μια πρόσθετη διάσταση, πραγματικά θα ήταν επανάσταση για το πώς θα σκεφτόμαστε το χώρο και το χρόνο," πιστεύει ο Kavic. "Θα ήταν μια πολύ συναρπαστική ανακάλυψη."