Гравитационные волны скрывают информацию о дополнительных измерениях?

Исследователи из Института гравитационной физики Общества Макса Планка (Германия) обнаружили, что скрытые измерения, которые предсказывает теория струн, могут оказывать влияние на гравитационные волны. В статье, представленной в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, ученые рассматривают последствия этих воздействий на рябь пространства-времени.

Впервые гравитационные волны были зафиксированы обсерваторией LIGO в сентябре 2015 года. Теперь похоже, что с их помощью физики могут не только исследовать черные дыры и другие экзотические астрофизические объекты, но и понять саму гравитацию. «По сравнению с другими фундаментальными силами, такими как, например, электромагнетизм, гравитация крайне слаба. Причина этого, возможно, кроется в том, что она взаимодействует более чем с тремя измерениями в пространстве и одним измерением времени», – рассказывает Дэвид Анриот, ведущий автор исследования.

Дополнительные измерения

Дополнительные измерения скрыты, потому что очень малы. Они являются неотъемлемой частью теории струн – одного из перспективных кандидатов на роль теории квантовой гравитации. Теория квантовой гравитации объединяет квантовую механику с Общей теорией относительности и объясняет, что происходит, когда задействованы очень большие массы на очень малых расстояниях, например, внутри черной дыры или при Большом Взрыве.

«Физики искали дополнительные измерения на Большом адронном коллайдере, но это не дало никаких результатов. Однако, детекторы гравитационных волн могут предоставить экспериментальные данные», – сказал Густаво Лусена Гомес, соавтор исследования.

Исследователи обнаружили, что дополнительные измерения должны оказывать два разных эффекта на гравитационные волны: они будут изменять «стандартные» гравитационные волны и будут вызывать дополнительные волны на частотах выше 1000 Гц. Пока наблюдение второго маловероятно, поскольку существующие наземные детекторы недостаточно чувствительны на высоких частотах.

С другой стороны, дополнительные измерения могут повлиять на то, как «стандартные» гравитационные волны растягивают и сокращают пространство-время. Эффект, по мнению ученых, может быть обнаружен при использовании более одного детектора. Поскольку детектор Virgo вскоре присоединится к двум детекторам LIGO, предположение о скрытых измерениях можно будет проверить уже в ближайшие пару лет.