Po více než století fyzici přemýšleli o radikální myšlence: Náš vesmír může obsahovat skryté dimenze za známými třemi prostorovými a jednou časem. Přestože jsme tyto další dimenze přímo neobjevili, tento koncept nabízí přesvědčivé vysvětlení jedné z největších záhad fyziky – proč je gravitace tak překvapivě slabá ve srovnání s jinými základními silami.
Problém hierarchie
Gravitační síla je úžasně slabá. Je miliardkrát slabší než elektromagnetismus nebo silné a slabé jaderné síly. Tento rozpor, známý jako „problém hierarchie“, mátl vědce po celá desetiletí. Proč se gravitace chová tak odlišně? Jedna možná odpověď: gravitace ve skutečnosti není slabá; je jen zředěný a šíří se přes dimenze, které nedokážeme vnímat.
Jedinečná svoboda gravitace
Standardní model částicové fyziky omezuje ostatní síly na náš čtyřrozměrný časoprostor. Ale pokud existují další dimenze, gravitace může být jedinou silou, která je schopná se k nim dostat. To by vysvětlovalo, proč se nám zdá tak slabý: jeho síla je rozložena do většího objemu, než si uvědomujeme. Představte si proud vody tekoucí do širší řeky – proud se zdá slabší, protože je rozprostřený.
Sbalené rozměry
Pokud jsou tyto extra dimenze skutečné, proč je necítíme? Převládající teorie naznačuje, že jsou „svinuté“ v neuvěřitelně malém měřítku, jako je obvod pevně stočené trubky. Neustále se pohybujeme těmito dimenzemi, ale jsou příliš malé, abychom si jich všimli. To je analogie fotonu pohybujícímu se podél okraje této trubice: pohybuje se vpřed, ale také se otáčí v kruhu a dodává jeho dráze neviditelný rozměr.
Teorie testování
Jedním ze způsobů, jak objevit tyto skryté dimenze, jsou srážky vysokoenergetických částic. Pokud je gravitace zprostředkována bezhmotnými částicemi zvanými gravitony a tyto gravitony mají přístup k dalším dimenzím, měly by se jevit jako masivní. To se projeví jako nekonečná rozmanitost hmotností gravitonu nalezená v experimentech s urychlovačem. Takové částice však dosud nebyly pozorovány.
Model Randall-Sundrum
Aby vyrovnali nedostatek experimentálních dat s potřebou dalších dimenzí, fyzici Lisa Randall a Raman Sundram navrhli vysvětlení: umožňují zakřivení dalších dimenzí. Tato „zakřivená“ geometrie umožňuje velké rozměry, které vysvětlují slabost gravitace a zároveň zůstávají nedetekovatelné pro moderní urychlovače.
Existence dalších dimenzí zůstává nepotvrzená, ale mezi fyziky zůstává vedoucí teorií.
Myšlenka skrytých dimenzí je spekulativní, ale elegantně řeší problém hierarchie. Otevřenou otázkou zůstává, zda budoucí experimenty jejich existenci potvrdí nebo vyvrátí. Ale možnost, že náš vesmír je mnohem bohatší a podivnější, než vnímáme, nadále podněcuje teoretický a experimentální výzkum.
