Понад століття фізики розмірковували над радикальною ідеєю: наш Всесвіт може містити приховані виміри, окрім знайомих трьох вимірів — простору й одного — часу. Хоча ми ще не виявили безпосередньо ці додаткові виміри, ця концепція пропонує переконливе пояснення однієї з найбільших загадок у фізиці — чому гравітація така напрочуд слабка порівняно з іншими фундаментальними силами.
Проблема ієрархії
Сила тяжіння вражаюче слабка. Він у мільярди разів слабкіший за електромагнетизм чи сильні й слабкі ядерні сили. Ця розбіжність, відома як «проблема ієрархії», десятиліттями спантеличила вчених. Чому гравітація поводиться так по-різному? Одна з можливих відповідей: ** гравітація насправді не слабка; воно просто розбавляється, поширюючись у вимірах, які ми не можемо сприйняти.**
Унікальна свобода гравітації
Стандартна модель фізики елементарних частинок обмежує інші сили нашим чотиривимірним простором-часом. Але якщо додаткові виміри існують, гравітація може бути єдиною силою, яка здатна отримати до них доступ. Це пояснює, чому він здається нам таким слабким: його сила розподілена на більший об’єм, ніж ми уявляємо. Уявіть собі потік води, що тече в ширшу річку – потік виглядає слабшим, оскільки він розподілений.
Згорнуті розміри
Якщо ці додаткові виміри реальні, чому ми їх не відчуваємо? Переважна теорія припускає, що вони «згорнуті» в неймовірно малому масштабі, як окружність щільно згорнутої труби. Ми постійно рухаємося крізь ці виміри, але вони надто малі, щоб ми їх помітили. Це аналогічно фотону, який рухається вздовж краю цієї труби: він рухається вперед, але також обертається по колу, додаючи невидимого виміру своєму шляху.
Теорія тестування
Один із способів виявити ці приховані виміри — зіткнення частинок високої енергії. Якщо гравітація опосередковується безмасовими частинками, званими гравітонами, і ці гравітони можуть отримати доступ до додаткових вимірів, вони повинні виглядати масивними. Це проявить себе як нескінченна різноманітність мас гравітонів, виявлена в експериментах на колайдері. Однак таких частинок поки не спостерігали.
Модель Рендалла-Сундрама
Щоб узгодити відсутність експериментальних даних із потребою в додаткових вимірах, фізики Ліза Рендалл і Раман Сундрам запропонували пояснення: дозвольте додатковим вимірам мати кривизну. Ця «вигнута» геометрія допускає великі розміри, які пояснюють слабкість гравітації, залишаючись непомітною для сучасних колайдерів.
Існування додаткових вимірів залишається непідтвердженим, але воно залишається провідною теорією серед фізиків.
Ідея прихованих вимірів спекулятивна, але вона елегантно вирішує проблему ієрархії. Питання, чи підтвердять або спростують майбутні експерименти їх існування, залишається відкритим. Але можливість того, що наш Всесвіт набагато багатший і дивніший, ніж ми думаємо, продовжує стимулювати теоретичні та експериментальні дослідження.
