Die Welt, wie wir sie kennen, hat drei Dimensionen des Raums – Länge, Breite und Tiefe – und eine Dimension der Zeit. Aber es besteht die verblüffende Möglichkeit, dass es da draußen noch viel mehr Dimensionen gibt. Nach der Stringtheorie, einem der führenden physikalischen Modelle des letzten halben Jahrhunderts, arbeitet das Universum mit 10 Dimensionen. Das wirft jedoch eine große Frage auf: Wenn es 10 Dimensionen gibt, warum erleben wir sie dann nicht alle oder haben sie nicht entdeckt? Lisa Grossman von ScienceNews berichtet, dass eine neue Arbeit eine Antwort nahelegt, indem sie zeigt, dass diese Dimensionen so winzig und so flüchtig sind, dass wir sie derzeit nicht entdecken können.
Es ist schwierig, die Mathematik hinter der Stringtheorie vollständig zu erklären, ohne ein oder zwei Seminare zu besuchen, aber im Wesentlichen haben die Dimensionen fünf bis zehn mit Möglichkeiten zu tun und umfassen alle möglichen Zukünfte und alle möglichen Vergangenheiten, einschließlich Realitäten mit einer völlig anderen Physik als die in unserem Universum.
Wenn zwei Protonen mit ausreichender Geschwindigkeit zusammenstoßen, können sie ein winziges schwarzes Loch erzeugen, das nur den Bruchteil einer Sekunde bestehen würde, bevor es verschwindet, so eine neue Studie, die noch nicht von Fachleuten geprüft wurde, auf dem Preprint-Server arXiv.org. Durch die Kollision würde sich eine kleine Blase im interdimensionalen Raum öffnen, in der andere physikalische Gesetze gelten als bei uns, was zu einem Ereignis führt, das als Vakuumzerfall bekannt ist. In der Quantenphysik bedeutet der Vakuumzerfall, dass wir, wenn der interdimensionale Raum groß genug wäre, verloren wären. Wenn die Schwerkraft groß genug ist, um mit unserer Welt in Wechselwirkung zu treten, würde die neu gebildete „kosmische Todesblase“ mit Lichtgeschwindigkeit wachsen, die Physik unseres Universums rapide verändern, es unbewohnbar machen und uns effektiv aus dem Leben reißen.
„Wenn man in der Nähe steht, wenn die Blase anfängt, sich auszudehnen, sieht man sie nicht kommen“, sagt die Mitautorin der Studie, die Physikerin Katie Mack von der North Carolina State University, gegenüber Grossman. „Wenn sie von unten auf Sie zukommt, hören Ihre Füße auf zu existieren, bevor Ihr Verstand das bemerkt.“
Ultrahochenergetische kosmische Strahlen prallen ständig mit genügend Energie aufeinander, um diesen Prozess auszulösen. Wenn die Extradimensionen groß genug wären, um die Bildung der Todesblase zu ermöglichen, so die Forscher, dann wäre dies bereits tausende Male geschehen. Die Tatsache, dass wir immer noch existieren, ist ein Indiz dafür, dass andere Dimensionen winzig klein sind. Das Team berechnete, dass sie kleiner als 16 Nanometer sein müssen, zu klein, als dass ihre Schwerkraft einen großen Einfluss auf unsere Welt haben könnte, und hundertmal kleiner als frühere Berechnungen, berichtet Grossman.
Die neue Studie folgt auf eine andere Studie über Extradimensionen, die im Juli im Journal of Cosmology and Astroparticle Physics veröffentlicht wurde. Mara Johnson-Groh von LiveScience berichtet, dass eine der großen Fragen der Physik ist, warum sich die Expansion des Universums beschleunigt. Eine Theorie besagt, dass die Schwerkraft aus unserem Universum in andere Dimensionen entweicht. Um diese Idee zu testen, untersuchten die Forscher Daten von kürzlich entdeckten Gravitationswellen. Wenn die Schwerkraft aus unserem Universum in andere Dimensionen entweicht, so die Überlegung der Forscher, dann wären die Gravitationswellen schwächer als erwartet, nachdem sie das Universum durchquert haben.
Die Forscher fanden jedoch heraus, dass sie auf ihrer langen Reise keine Energie verloren haben, was bedeutet, dass andere Dimensionen entweder nicht existieren oder so winzig sind, dass sie die Schwerkraft nicht sehr stark beeinflussen, wenn überhaupt.
„Die allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass die Schwerkraft in drei Dimensionen wirken sollte, und wir zeigen, dass dies der Fall ist“, erklärt der Physiker Kris Pardo aus Princeton, Hauptautor der Studie vom Juli, gegenüber Johnson-Groh. Die jüngste Studie kommt auch zu dem Schluss, dass die Größe der zusätzlichen Dimensionen so gering ist, dass sie viele Theorien über die aus unserem Universum entweichende Schwerkraft ausschließt.
Der Kosmologe Ian Moss von der Universität Newcastle in England sagt gegenüber Grossman, dass die jüngste Studie gründlich ist und er keine eklatanten Fehler sieht, aber es gibt immer noch zu viele Unbekannte, um sagen zu können, dass die 16-Nanometer-Grenze sicher ist.