promotional banner

Θεωρία ερμηνεύει τη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης, θεωρώντας την ύπαρξη τριών επιπλέον διαστάσεων


Καλώς ήρθατε στην τέταρτη διάσταση!!! Και την πέμπτη, και την έκτη.

Ερευνητική ομάδα αστροφυσικών υποστηρίζει πως έχει ανακαλύψει στοιχεία που αποδεικνύουν ότι το διάστημα έχει έξι διαστάσεις. Ο Τζόσεφ Σιλκ, του πανεπιστημίου της Οξφόρδης, στο Ηνωμένο Βασίλειο, κι οι συνεργάτες του λένε πως αυτές οι πρόσθετες χωρικές διαστάσεις προκύπτουν από την περίπλοκη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης. Αυτή η μυστήρια ουσία δεν είναι ορατή, αλλά η παρουσία της στους γαλαξίες γίνεται αισθητή από τη βαρυτική έλξη που ασκεί στα ορατά αστέρια.

Ο Σιλκ και οι συνεργάτες του, εξέτασαν τη διαφορετική συμπεριφορά της 29σκοτεινής ύλης στους μικρούς γαλαξίες και στα μεγάλα σμήνη των γαλαξιών. Στους μικρότερους, η σκοτεινή ύλη φαίνεται να έλκεται αρκετά πιο έντονα. Αλλά στα μεγάλα γαλαξιακά σμήνη δεν φαίνεται να συμβαίνει κάτι ανάλογο: η έντονη αλληλεπίδραση της σκοτεινής ύλης πρέπει να παράγει πυρήνες σκοτεινού υλικού μεγαλύτερους από ότι είναι στην πραγματικότητα, όπως συνάγεται από τον τρόπο με τον οποίο περιστρέφονται τα σμήνη.

Μια εξήγηση, λένε, είναι πως οι τρεις πρόσθετες διαστάσεις, εκτός από τους τρεις χωρικές με τις οποίες είμαστε εξοικειωμένοι, μεταβάλλουν τα αποτελέσματα της βαρύτητας σε πολύ μικρές αποστάσεις, των τάξεων του νανόμετρου (1 δισεκατομμυριοστό του μέτρου). Η ερευνητική ομάδα υποστηρίζει πως ανάλογες αστρονομικές παρατηρήσεις της σκοτεινής ύλης αποτελούν τα πρώτα πιθανά στοιχεία για τις πρόσθετες διαστάσεις. Άλλοι επιστήμονες είναι ενθαρρυντικοί, αλλά μη πεπεισμένοι.

Η Λίζα Ράνταλλ, φυσικός του Χάρβαρντ που έχει διερευνήσει τη δυνατότητα των πρόσθετων χωρικών διαστάσεων, υποστηρίζει πως "ακόμα κι αν η ιδέα τους ισχύει, που πιθανώς έτσι είναι, ίσως είναι υπερβολή να χρησιμοποιήσουν αυτές τις παρατηρήσεις ως ενδείξεις των πρόσθετων διαστάσεων". Ο Σιλκ αναγνωρίζει πως η πρότασή τους είναι "εξαιρετικά θεωρητική". Εδώ και πολλά χρόνια, οι φυσικοί έχουν υποψιαστεί την ύπαρξη "κρυμμένων" διαστάσεων, επειδή φαίνεται να προβλέπονται από τη θεωρία των χορδών, την τρέχουσα αποδεκτή θεωρία των θεμελιωδών υποατομικών σωματιδίων.

Αυτές οι πρόσθετες διαστάσεις είναι πιθανόν μικροσκοπικές: δισεκατομμύρια φορές μικρότερες από τα άτομα. Αυτό καθιστά πολύ δύσκολη την ανίχνευσή τους, εξηγώντας γιατί αντιλαμβανόμαστε μόνο τις τρεις διαστάσεις. Φυσικοί όπως η Ράνταλλ, εντούτοις, έχουν προτείνει πως μερικές πρόσθετες διαστάσεις ίσως να είναι σχετικά μεγάλες, αλλά απρόσιτες σε μας. Οι πρόσθετες διαστάσεις που ο Σιλκ κι οι συνεργάτες του υποστηρίζουν πως έχουν προσδιορίσει είναι αρκετά "μεγάλες", περίπου ένα νανόμετρο σε εγκάρσια διατομή.

Με άλλα λόγια, λένε, πως το πλάτος του Σύμπαντος είναι περίπου ένα νανόμετρο σε αυτές τις τρεις "κατευθύνσεις". Υποστηρίζουν πως η βαρυτική δύναμη δεν υπακούει τους διάσημους νόμους του Νεύτωνα σε αυτές τις μικρές διαστάσεις. Αυτό δεν έχει εξεταστεί ποτέ πειραματικά: κανένας δεν έχει μετρήσει πώς συμπεριφέρεται η βαρύτητα σε αποστάσεις μικρότερες του ενός εκατομμυριοστού του μέτρου.

Αυτή η παραλλαγή στη βαρύτητα, λέει ο Σιλκ, θα μπορούσε να εμφανίζεται καθώς η σκοτεινή ύλη συμπεριφέρεται ποικιλοτρόπως σε διαφορετικά γαλαξιακά περιβάλλοντα. Σύμφωνα με μια ερμηνεία των αστρονομικών παρατηρήσεων, η σκοτεινή ύλη, που θεωρείται πως αποτελεί το 85% όλης της μάζας του Σύμπαντος αλλά δεν συνίσταται από τα γνωστά θεμελιώδη σωματίδια, φαίνεται να ελκύεται μέσω κάποιας άγνωστης δύναμης.

Κι αυτή η έλξη φαίνεται να είναι ισχυρότερη στους νάνους γαλαξίες απ' ότι στα γαλαξιακά σμήνη. Αυτό είναι πολύ περίεργο: είναι μάλλον σαν τα μήλα, να επρόκειτο να πέσουν γρηγορότερα από τα μοναχικά δέντρα απ' ότι από τις συστάδες δέντρων. Όμως η έλξη δεν οφείλεται σε κάποια άγνωστη δύναμη, υποστηρίζει ο Σιλκ κι οι συνεργάτες του, αλλά μπορεί να ερμηνευθεί με την επίδραση των πρόσθετων διαστάσεων στη βαρύτητα.

Και επειδή τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης επιταχύνονται σε υψηλότερες ταχύτητες στα ογκώδη γαλαξιακά σμήνη απ' ότι στους νάνους γαλαξίες, ξοδεύουν το λιγότερο χρόνο κοντά το ένα στο άλλο, κι έτσι τα αποτελέσματα αυτών των πρόσθετων διαστάσεων γίνονται λιγότερο αισθητά. Η δημοφιλής θεωρία των χορδών υποστηρίζει πως υπάρχουν όχι τρεις αλλά οκτώ διαστάσεις. Αλλά ευτυχώς αυτό δε θεωρείται πρόβλημα. Δε φαίνεται να υπάρχει κάποιος λόγος, για τον οποίο εκτός από τις τρεις μεγάλες επιπλέον διαστάσεις που προβλέφθηκαν από τον Σικλ και τους συνεργάτες του, να μην υπάρξουν επίσης κι άλλες μικρότερου εύρους.