Världen som vi känner till har tre dimensioner av rymd – längd, bredd och djup – och en dimension av tid. Men det finns en förbryllande möjlighet att det finns många fler dimensioner där ute. Enligt strängteorin, en av de ledande fysikmodellerna under det senaste halvseklet, fungerar universum med tio dimensioner. Men det väcker en stor fråga: Om det finns 10 dimensioner, varför upplever vi då inte alla eller varför har vi inte upptäckt dem? Lisa Grossman på ScienceNews rapporterar att en ny artikel föreslår ett svar och visar att dessa dimensioner är så små och så flyktiga att vi för närvarande inte kan upptäcka dem.
Det är svårt att helt och hållet förklara matematiken bakom strängteorin utan att sätta upp ett eller två seminarier på forskarnivå, men i huvudsak har dimensionerna fem till tio att göra med möjligheter och inkluderar alla möjliga framtider och alla möjliga förflutna, inklusive verkligheter med en helt annan fysik än de i vårt universum.
Om två protoner slår ihop i tillräckligt hög hastighet kan de skapa ett litet svart hål som bara skulle existera i en bråkdel av en sekund innan det försvinner, enligt en ny studie, som inte har granskats av kollegor, på preprint-servern arXiv.org. Kollisionen skulle öppna en liten bubbla av interdimensionell rymd där fysikens lagar är annorlunda än våra, vilket skulle leda till en händelse som kallas vakuumförfall. Inom kvantfysiken innebär vakuumförfall att om det interdimensionella utrymmet var tillräckligt stort skulle vi vara dödsdömda. Med tillräcklig gravitation för att interagera med vår värld skulle den nybildade ”kosmiska dödsbubblan” växa med ljusets hastighet, snabbt förändra fysiken i vårt universum, göra det obeboeligt och effektivt ta oss ur livet.
”Om du står i närheten när bubblan börjar expandera ser du den inte komma”, säger medförfattaren till studien, fysikern Katie Mack vid North Carolina State University, till Grossman. ”Om den kommer mot dig underifrån slutar dina fötter att existera innan din hjärna inser det.”
Kosmiska strålar med mycket hög energi slår in i varandra hela tiden med tillräckligt mycket energi för att starta den här processen. Om extra dimensioner var tillräckligt stora för att dödsbubblan skulle kunna bildas, konstaterade forskarna, skulle det redan ha hänt tusentals gånger. Det faktum att vi fortfarande existerar är ett indicier för att andra dimensioner är ultralilla. Teamet beräknade att de måste vara mindre än 16 nanometer, vilket är för litet för att deras gravitation ska kunna påverka mycket i vår värld och hundratals gånger mindre än tidigare beräkningar, rapporterar Grossman.
Den nya studien kommer i kölvattnet av en annan studie om extra dimensioner som publicerades i Journal of Cosmology and Astroparticle Physics i juli. Mara Johnson-Groh på LiveScience rapporterar att en av de stora frågorna inom fysiken är varför universums expansion accelererar. En teori är att gravitationen läcker ut från vårt universum till andra dimensioner. För att testa denna idé har forskare tittat på data från nyligen upptäckta gravitationsvågor. Om vårt universum läcker gravitation genom dessa andra dimensioner, resonerade forskarna, skulle gravitationsvågorna vara svagare än förväntat efter att ha färdats genom universum.
Men forskarna fann att de inte förlorade någon energi under sin långa resa, vilket betyder att andra dimensioner antingen inte existerar eller är så små att de inte påverkar gravitationen särskilt mycket, om ens alls.
”Den allmänna relativitetsteorin säger att gravitationen borde fungera i tre dimensioner, och visar att det är vad vi ser”, säger fysiker Kris Pardo från Princeton, huvudförfattare till studien från juli, till Johnson-Groh. I den senaste studien dras också slutsatsen att storleken på de extra dimensionerna är så liten att den utesluter många teorier om att gravitationen läcker ut ur vårt universum.
Kosmologen Ian Moss vid Newcastle University i England säger till Grossman att den senaste studien är grundlig och att han inte ser några uppenbara brister, men att det fortfarande finns för många okända faktorer för att man ska kunna säga att gränsen på 16 nanometer är säker.