Гравитационные волны помогут искать дополнительные измерения пространства

Ученые теоретически обосновали идею о том, что дополнительные измерения пространства влияют на свойства гравитационных волн. Они вывели несколько связанных с теорией струн эффектов и обсуждают возможность их регистрации. Статья исследователей из Института гравитационной физики Общества Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна) в Германии опубликована в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Регистрация гравитационных волн в 2015 году открыла принципиально новый источник информации о Вселенной. Помимо возможности изучения черных дыр, нейтронных звезд и других компактных объектов, гравитационные волны, которые согласно общей теории относительности Эйнштейна являются возмущениями пространства-времени, позволяют лучше понять природу и самой гравитации — самого слабого фундаментального взаимодействия и, соответственно, наиболее трудного для изучения. Одной из гипотез, которые объясняют слабость гравитации, является предположение о том, что существуют дополнительные измерения пространства, в которых также распространяется сила притяжения, но не другие взаимодействия.

В рамках теории суперструн, которая претендует, в том числе, на квантовое описание гравитации, мир одиннадцатимерный, то есть в нем десять пространственных измерений и одно временное. Дополнительные измерения должны быть очень маленькими и свернутыми в каждой точке трехмерного пространства. «Физики искали дополнительные измерения пространства на Большом адронном коллайдере в CERN, но безрезультатно, — говорит один из авторов статьи Густаво Гомез. — Однако детекторы гравитационных волн могут предоставить дополнительные свидетельства».

Авторы обнаружили два эффекта дополнительных измерений на гравитационные волны: один немного изменяет сами волны и вызывает дополнительные колебания на частоте выше килогерца. Авторы отмечают, что последний эффект вряд ли будет зарегистрирован в ближайшем будущем, так как существующие установки не очень чувствительны в этом диапазоне. Однако впервые эффект, связанный с тем, как волны растягивают и сжимают пространство-время, может быть зафиксирован при использовании большего количества приемных антенн. В ближайшие годы сеть гравитационных приемников станет глобальной, к ней добавятся антенны в Италии и Индии, так что можно рассчитывать на проверку идеи немецких специалистов.