De wereld zoals wij die kennen heeft drie dimensies van ruimte – lengte, breedte en diepte – en één dimensie van tijd. Maar er is de verbijsterende mogelijkheid dat er nog veel meer dimensies bestaan. Volgens de snaartheorie, een van de belangrijkste natuurkundige modellen van de afgelopen halve eeuw, heeft het heelal tien dimensies. Maar dat roept een grote vraag op: Als er 10 dimensies zijn, waarom ervaren we ze dan niet allemaal of hebben we ze nog niet ontdekt? Lisa Grossman van ScienceNews meldt dat een nieuw artikel een antwoord suggereert, door aan te tonen dat die dimensies zo klein en zo vluchtig zijn dat we ze momenteel niet kunnen detecteren.
Het is moeilijk om de wiskunde achter de snaartheorie volledig uit te leggen zonder een of twee colleges te geven, maar in essentie hebben dimensies vijf tot en met tien te maken met mogelijkheden en omvatten ze alle mogelijke toekomsten en alle mogelijke verledens, inclusief werkelijkheden met een totaal andere fysica dan die in ons universum.
Als twee protonen met voldoende hoge snelheid tegen elkaar botsen, kunnen ze een piepklein zwart gat creëren dat slechts een fractie van een seconde zou bestaan voordat het verdwijnt, zo blijkt uit een nieuwe studie op de preprint server arXiv.org, die nog niet aan peer-review is onderworpen. De botsing zou een kleine bubbel van interdimensionale ruimte openen waar de wetten van de fysica anders zijn dan de onze, wat leidt tot een gebeurtenis die bekend staat als vacuümverval. In de kwantumfysica houdt vacuümverval in dat als de interdimensionale ruimte groot genoeg zou zijn, wij er geweest zouden zijn. Met voldoende zwaartekracht om te interageren met onze wereld, zou de nieuw gevormde “Kosmische Dodenbel” groeien met de snelheid van het licht, de fysica van ons universum snel veranderen, het onbewoonbaar maken en ons effectief uit ons bestaan zappen.
“Als je dichtbij staat wanneer de bel begint uit te zetten, zie je hem niet aankomen,” vertelt de co-auteur van de studie, fysicus Katie Mack van de North Carolina State University, aan Grossman. “Als het van onderaf op je afkomt, stoppen je voeten met bestaan voordat je geest dat beseft.”
Ultrahigh energy cosmic rays beuken de hele tijd op elkaar met genoeg energie om dit proces in gang te zetten. Als extra dimensies groot genoeg waren om de doodsbubbel te laten ontstaan, zo ontdekten de onderzoekers, dan zou dat al duizenden keren zijn gebeurd. Het feit dat wij nog bestaan is één indirect bewijs dat andere dimensies ultraklein zijn. Het team berekende dat ze kleiner moeten zijn dan 16 nanometer, te klein voor hun zwaartekracht om veel in onze wereld te beïnvloeden en honderden keren kleiner dan eerdere berekeningen, meldt Grossman.
De nieuwe studie komt op de staart van een andere studie over extra dimensies, gepubliceerd in het Journal of Cosmology and Astroparticle Physics dat in juli verscheen. Mara Johnson-Groh van LiveScience meldt dat een van de grote vragen in de natuurkunde is waarom de uitdijing van het heelal steeds sneller gaat. Eén theorie is dat de zwaartekracht uit ons universum weglekt naar andere dimensies. Om dit idee te testen, keken onderzoekers naar gegevens van recent ontdekte zwaartekrachtgolven. Als ons heelal zwaartekracht lekt via deze andere dimensies, zo redeneerden de onderzoekers, dan zouden de zwaartekrachtsgolven zwakker zijn dan verwacht nadat ze door het heelal zijn gereisd.
Maar de onderzoekers ontdekten dat ze geen energie verloren tijdens hun lange reis, wat betekent dat andere dimensies ofwel niet bestaan ofwel zo klein zijn dat ze de zwaartekracht niet veel of helemaal niet beïnvloeden.
“Algemene relativiteit zegt dat de zwaartekracht in drie dimensies zou moeten werken, en laten zien dat dat is wat we zien,” vertelt natuurkundige Kris Pardo van Princeton, hoofdauteur van de studie van juli, aan Johnson-Groh. De nieuwste studie concludeert ook dat de omvang van extra dimensies zo klein is dat het veel theorieën over het weglekken van zwaartekracht uit ons universum uitsluit.
Cosmoloog Ian Moss van de Newcastle University in Engeland vertelt Grossman dat de nieuwste paper grondig is en dat hij geen opvallende fouten ziet, maar er zijn nog te veel onbekenden om te zeggen dat de 16 nanometer grens zeker is.