Il mondo come lo conosciamo ha tre dimensioni di spazio-lunghezza, larghezza e profondità-e una dimensione di tempo. Ma c’è la possibilità sconvolgente che esistano molte altre dimensioni là fuori. Secondo la teoria delle stringhe, uno dei principali modelli fisici dell’ultimo mezzo secolo, l’universo funziona con 10 dimensioni. Ma questo solleva una grande domanda: Se ci sono 10 dimensioni, allora perché non le sperimentiamo tutte o non le abbiamo rilevate? Lisa Grossman di ScienceNews riferisce che un nuovo documento suggerisce una risposta, mostrando che quelle dimensioni sono così piccole e così fugaci che attualmente non possiamo rilevarle.
È difficile spiegare completamente la matematica dietro la teoria delle stringhe senza mettere su un seminario di laurea o due, ma in sostanza le dimensioni da cinque a dieci hanno a che fare con la possibilità e includono tutti i possibili futuri e tutti i possibili passati, comprese le realtà con una fisica totalmente diversa da quelle del nostro universo.
Se due protoni si scontrano a velocità abbastanza elevate, hanno la capacità di creare un piccolo buco nero che esisterebbe solo per una frazione di secondo prima di scomparire, secondo un nuovo studio, che non è stato sottoposto a peer-review, sul server preprint arXiv.org. La collisione aprirebbe una piccola bolla di spazio interdimensionale dove le leggi della fisica sono diverse dalle nostre, portando ad un evento noto come decadimento del vuoto. Nella fisica quantistica, il decadimento del vuoto implica che se lo spazio interdimensionale fosse abbastanza grande, saremmo fritti. Con abbastanza gravità da interagire con il nostro mondo, la “bolla di morte cosmica” appena formata crescerebbe alla velocità della luce, cambierebbe rapidamente la fisica del nostro universo, lo renderebbe inabitabile e ci farebbe sparire dall’esistenza.
“Se sei nelle vicinanze quando la bolla inizia ad espandersi, non la vedi arrivare”, dice a Grossman la co-autrice dello studio, la fisica Katie Mack della North Carolina State University. “Se viene verso di te dal basso, i tuoi piedi smettono di esistere prima che la tua mente se ne renda conto.”
I raggi cosmici ad alta energia si scontrano continuamente con un’energia sufficiente per avviare questo processo. Se le dimensioni extra fossero abbastanza grandi da permettere la formazione della bolla di morte, i ricercatori hanno trovato, sarebbe già successo migliaia di volte. Il fatto che noi esistiamo ancora è una prova circostanziale che le altre dimensioni sono ultra-piccole. Il team ha calcolato che devono essere più piccole di 16 nanometri, troppo piccole per la loro gravità per influenzare molto nel nostro mondo e centinaia di volte più piccole dei calcoli precedenti, riferisce Grossman.
Il nuovo studio arriva sulla coda di un altro studio sulle dimensioni extra pubblicato nel Journal of Cosmology and Astroparticle Physics pubblicato a luglio. Mara Johnson-Groh a LiveScience riferisce che una delle grandi domande della fisica è perché l’espansione dell’universo sta accelerando. Una teoria è che la gravità fuoriesce dal nostro universo verso altre dimensioni. Per testare questa idea, i ricercatori hanno esaminato i dati delle onde gravitazionali scoperte di recente. Se il nostro universo stesse perdendo gravità attraverso queste altre dimensioni, i ricercatori hanno ragionato, allora le onde gravitazionali sarebbero più deboli del previsto dopo aver viaggiato attraverso l’universo.
Ma i ricercatori hanno scoperto che non hanno perso alcuna energia durante il loro lungo viaggio, il che significa che le altre dimensioni o non esistono o sono così piccole che non influenzano molto la gravità, se non del tutto.
“La relatività generale dice che la gravità dovrebbe funzionare in tre dimensioni, e mostra che questo è ciò che vediamo”, dice alla Johnson-Groh il fisico Kris Pardo di Princeton, autore principale dello studio di luglio. L’ultimo studio conclude anche che la dimensione delle dimensioni extra è così piccola da precludere molte teorie sulla fuoriuscita della gravità dal nostro universo.
Il cosmologo Ian Moss dell’Università di Newcastle in Inghilterra dice a Grossman che l’ultimo documento è accurato e non vede difetti clamorosi, ma ci sono ancora troppe incognite per dire che il limite dei 16 nanometri è per certo.