จักรวาลยุคแรกมีมิติอวกาศเพียงมิติเดียวหรือไม่? นั่นคือแนวคิดที่เหลือเชื่อที่เป็นหัวใจของทฤษฎีที่นักฟิสิกส์ Dejan Stojkovic จากมหาวิทยาลัยบัฟฟาโลและเพื่อนร่วมงานเสนอในปี 2010 พวกเขาแนะนำว่าเอกภพยุคแรกซึ่งระเบิดจากจุดเดียวและเล็กมาก ๆ ในตอนแรกคือ หนึ่งมิติ (เช่นเส้นตรง) ก่อนที่จะขยายเพื่อรวมสองมิติ (เช่นเครื่องบิน) และสามมิติ (เช่นโลกที่เราอาศัยอยู่ทุกวันนี้)
ทฤษฎีถ้าถูกต้องจะแก้ไขปัญหาที่สำคัญในฟิสิกส์ของอนุภาค
ในตอนนี้ในบทความใหม่ใน Physical Review Letters นักฟิสิกส์ของ Stojkovic และ Loyola Marymount University Jonas Mureika อธิบายการทดสอบที่สามารถพิสูจน์หรือพิสูจน์หักล้างสมมติฐานของ "vanishing Dimensions"
เนื่องจากต้องใช้เวลาสำหรับแสงและคลื่นอื่น ๆ ในการเดินทางสู่โลกกล้องโทรทรรศน์จึงมองออกไปในอวกาศเป็นหลักมองย้อนกลับไปในเวลาที่สำรวจอวกาศรอบนอกของจักรวาล
คลื่นความโน้มถ่วงไม่สามารถดำรงอยู่ในพื้นที่หนึ่งหรือสองมิติ ดังนั้น Stojkovic และ Mureika จึงให้เหตุผลว่า Laser Interferometer Space Antenna (LISA) ซึ่งเป็นหอสังเกตการณ์ความโน้มถ่วงระหว่างประเทศที่วางแผนไว้ไม่ควรตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่เปล่งออกมาจากยุคมิติล่างของเอกภพยุคแรก
Stojkovic ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์กล่าวว่าทฤษฎีของมิติการพัฒนาแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงจากวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับจักรวาล - เกี่ยวกับวิธีที่จักรวาลของเรามาเป็น
แนวคิดหลักคือขนาดของพื้นที่ขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นที่ที่เรากำลังสังเกตด้วยพื้นที่ขนาดเล็กที่เกี่ยวข้องกับขนาดที่น้อยลง นั่นหมายความว่ามิติที่สี่จะเปิดขึ้น - หากยังไม่มี - ในขณะที่เอกภพยังคงขยายตัว
ทฤษฏียังแนะนำว่าอวกาศมีมิติน้อยลงที่พลังงานสูงมากของชนิดที่เกี่ยวข้องกับเอกภพช่วงแรกและหลังใหญ่
หาก Stojkovic และเพื่อนร่วมงานของเขาถูกต้องพวกเขาจะช่วยแก้ไขปัญหาพื้นฐานเกี่ยวกับแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาครวมถึงต่อไปนี้:
ความไม่ลงรอยกันระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นกรอบทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายฟิสิกส์ของจักรวาล กลศาสตร์ควอนตัมสามารถอธิบายจักรวาลได้ดีในระดับที่เล็กมากในขณะที่ทฤษฏีสัมพัทธภาพดีในการอธิบายจักรวาลในระดับขนาดใหญ่ ปัจจุบันทฤษฎีทั้งสองนี้ถือว่าไม่เข้ากัน แต่ถ้าเอกภพในระดับที่เล็กที่สุดมีขนาดน้อยลงความคลาดเคลื่อนทางคณิตศาสตร์ระหว่างสองเฟรมเวิร์กจะหายไป
นักฟิสิกส์สังเกตว่าการขยายตัวของเอกภพนั้นกำลังเร่งขึ้นและพวกเขาไม่รู้ว่าทำไม การเพิ่มมิติใหม่เมื่อจักรวาลเติบโตขึ้นจะอธิบายการเร่งความเร็วนี้ (Stojkovic กล่าวว่ามิติที่สี่อาจเปิดขึ้นในเครื่องชั่งขนาดใหญ่ที่เกี่ยวกับดาราศาสตร์)
แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคทำนายการมีอยู่ของอนุภาคมูลฐานที่ยังไม่ถูกค้นพบที่เรียกว่า Higgs boson สำหรับสมการในแบบจำลองมาตรฐานเพื่ออธิบายฟิสิกส์ที่ถูกสังเกตของโลกแห่งความเป็นจริงอย่างแม่นยำอย่างไรก็ตามนักวิจัยจะต้องปรับมวลของฮิกส์โบซอนเพื่อทำปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่เกิดขึ้นที่พลังงานสูง หากพื้นที่มีขนาดน้อยกว่าที่พลังงานสูงความต้องการในการปรับแต่งแบบนี้จะหายไป
“ สิ่งที่เรากำลังเสนอที่นี่คือการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์” Stojkovic กล่าว “ นักฟิสิกส์ได้ต่อสู้กับปัญหาแบบเดียวกันเป็นเวลา 10, 20, 30 ปีและการขยายความคิดตรงไปตรงมานั้นไม่น่าจะแก้ปัญหาได้”
“ เราต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ว่ามีบางอย่างผิดปกติกับความคิดของเรา” เขากล่าวต่อ “ เราต้องการสิ่งที่ต่างไปจากเดิมและใหม่และนี่คือสิ่งที่ต่างไปจากเดิมและใหม่”
เนื่องจากการปรับใช้ LISA ที่วางแผนไว้ยังคงอยู่หลายปีอาจเป็นเวลานานกว่าที่ Stojkovic และเพื่อนร่วมงานของเขาจะสามารถทดสอบความคิดของพวกเขาด้วยวิธีนี้
อย่างไรก็ตามหลักฐานการทดลองบางอย่างชี้ไปที่การมีอยู่ของพื้นที่ด้านล่าง
โดยเฉพาะนักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตว่าการไหลของพลังงานหลักของอนุภาครังสีคอสมิกที่มีพลังงานเกิน 1 teraelectron volt ซึ่งเป็นพลังงานสูงที่เกี่ยวข้องกับเอกภพยุคแรก ๆ นั้นเรียงตัวกันตามแนวระนาบสองมิติ
หากพลังงานสูงสอดคล้องกับพื้นที่มิติต่ำตามทฤษฎี "มิติที่หายไป" เสนอนักวิจัยที่ทำงานกับเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ Hadron Collider ในยุโรปควรเห็นการกระเจิงของพลังงานที่พลังงานดังกล่าว
Stojkovic กล่าวว่าการสังเกตเหตุการณ์ดังกล่าวน่าจะเป็น“ การทดสอบอิสระที่น่าตื่นเต้นสำหรับแนวคิดที่เราเสนอ”
แหล่งที่มา: EurekAlert, จดหมายทบทวนทางกายภาพ
