Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nuclear Physics B εξετάζει πώς οι κρυφές διαστάσεις ενδέχεται να επηρεάζουν τη φυσική πραγματικότητα που παρατηρούμε. Με επικεφαλής τον φυσικό Richard Pincak από τη Σλοβακική Ακαδημία Επιστημών, οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτές οι αόρατες διαστάσεις μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου, σχηματίζοντας τελικά σταθερά γεωμετρικά μοτίβα που συμπεριφέρονται ως σωματίδια και πεδία μέσα στις τέσσερις διαστάσεις του χωροχρόνου.
Στη σύγχρονη φυσική, ο χωροχρόνος ορίζεται ως ένα τετραδιάστατο συνεχές που ενοποιεί τις τρεις διαστάσεις του χώρου και τη μία διάσταση του χρόνου. Οι φυσικοί πίστευαν ανέκαθεν ότι αυτή η έννοια επηρεάζει άμεσα όσα οι άνθρωποι αντιλαμβάνονται ως φυσικό σύμπαν. Τώρα, αυτή η νέα θεωρία προτείνει ότι ο ίδιος ο χωροχρόνος ενδέχεται να παίζει πολύ σημαντικότερο ρόλο από ό,τι πιστευόταν μέχρι σήμερα.
Η αντίληψη των περισσότερων διαστάσεων στη Φυσική
Η έννοια των κρυφών επιπλέον διαστάσεων έχει εμφανιστεί σε πολλές θεωρητικές ιδέες της φυσικής, όπως στη θεωρία των χορδών. Οι φυσικοί χρησιμοποιούν επταδιάστατα σχήματα, γνωστά ως πολλαπλότητες \(G_{2}\) (G₂ manifolds), για να μοντελοποιήσουν αυτές τις αόρατες διαστάσεις. Σε παλαιότερες θεωρητικές εργασίες, οι φυσικοί αντιμετώπιζαν αυτούς τους επιπλέον διαστατικούς χώρους ως σταθερούς και αμετάβλητους.
Ωστόσο, η ομάδα του Pincak επέτρεψε στο εσωτερικό σχήμα αυτών των διαστάσεων να μεταβάλλεται σταδιακά με την πάροδο του χρόνου, χρησιμοποιώντας μια μαθηματική διαδικασία που ονομάζεται ροή \(G_{2}\)-Ricci.
“Όταν τους επιτρέπουμε να εξελιχθούν χρονικά, διαπιστώνουμε ότι μπορούν να καταλήξουν σε σταθερές διαμορφώσεις που ονομάζονται σολιτόνια”, δήλωσε ο Pincak. “Αυτά τα σολιτόνια θα μπορούσαν να προσφέρουν μια καθαρά γεωμετρική εξήγηση φαινομένων όπως η αυθόρμητη κατάλυση της συμμετρίας”.
Το φαινόμενο της παραβίασης της συμμετρίας εξηγεί γιατί ορισμένα σωματίδια έχουν διαφορετικές ιδιότητες από άλλα. Στο καθιερωμένο πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, ένα ενεργειακό πεδίο γνωστό ως πεδίο Higgs ελέγχει αυτή τη διαδικασία. Αυτή η νέα ιδέα από την ομάδα του Pincak δεν έρχεται σε αντίθεση με την ύπαρξη του πεδίου Higgs. Αντίθετα, διερευνά κατά πόσο παρόμοια αποτελέσματα θα μπορούσαν να προκύπτουν από τις γεωμετρικές ιδιότητες του ίδιου του χώρου.
“Όπως συμβαίνει στα οργανικά συστήματα, για παράδειγμα στη συστροφή του DNA ή στη χειρομορφία των αμινοξέων, αυτές οι επιπλέον διαστατικές δομές μπορούν να διαθέτουν στρέψη, ένα είδος εγγενούς συστροφής”, εξηγεί ο Pincak. “Στο δικό μας μοντέλο, η ύλη αναδύεται από την αντίσταση της ίδιας της γεωμετρίας και όχι από κάποιο εξωτερικό πεδίο”.
Η ομάδα του Pincak διαπίστωσε ότι καθώς η γεωμετρία αυτών των κρυφών διαστάσεων σταθεροποιείται, μια ιδιότητα γνωστή ως στρέψη μπορεί να παίζει ρόλο στην ανάδυση της μάζας. Αυτό σημαίνει ότι η μάζα θα μπορούσε να δημιουργείται από τον τρόπο που ο χωροχρόνος αντιδρά στην ίδια την εσωτερική του δομή, αντί να εξαρτάται από ένα ξεχωριστό πεδίο. Το πεδίο Higgs εξακολουθεί να λειτουργεί όπως αναμένεται, αλλά αυτό το μοντέλο δείχνει ότι θα μπορούσε να βασίζεται σε μια βαθύτερη γεωμετρική διαδικασία.
Η θεωρία συνδέει επίσης την έννοια της γεωμετρικής στρέψης με τη συνολική δομή του χωροχρόνου. Η ομάδα ανακάλυψε ότι η στρέψη μπορεί να μεταβάλλει την καμπυλότητα του χωροχρόνου, αυξάνοντας ενδεχομένως τον ρυθμό της κοσμικής διαστολής. Αυτό σημαίνει ότι τα ίδια γεωμετρικά χαρακτηριστικά που διαμορφώνουν τα σωματίδια θα μπορούσαν επίσης να επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο εξελίσσεται το σύμπαν.
Οι συγγραφείς υποδηλώνουν επίσης ότι ενδέχεται να υπάρχει ένα νέο σωματίδιο που συνδέεται με τη στρέψη, το οποίο ονομάζουν “Torstone”. Ωστόσο, η μελέτη δεν προβλέπει πώς θα μπορούσε να εντοπιστεί αυτό το σωματίδιο, και η ιδέα παραμένει σε μεγάλο βαθμό υποθετική.
Ένα ευρύτερο ερώτημα για τη γεωμετρία
Ο Αϊνστάιν έδειξε ότι η ίδια η βαρύτητα προέρχεται από τη γεωμετρία του χωροχρόνου. Ο Pincak και η ομάδα του επιδιώκουν να προσδιορίσουν αν αυτή η ιδέα επεκτείνεται ακόμη περισσότερο. “Η φύση προτιμά τις απλές λύσεις“, δήλωσε ο Pincak. “Ίσως οι μάζες των μποζονίων W και Z να μην προέρχονται από το περίφημο πεδίο Higgs, αλλά απευθείας από τη γεωμετρία του επταδιάστατου χώρου”.
Αυτή η πρόταση είναι ακόμη θεωρητική και δεν αντικαθιστά το καθιερωμένο πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής. Δεν προσφέρει μια άμεση πειραματική δοκιμή ούτε λύνει σημαντικά προβλήματα στον τομέα της σωματιδιακής φυσικής. Αντίθετα, προσφέρει μια νέα οπτική για το πού θα μπορούσε να οφείλεται η προέλευση της μάζας, μαζί με την κατάλυση της συμμετρίας.
