Mūsų Visata atrodo trimatė, turime aukštį, plotį ir gylį, o visa tai keičiasi laike. Tačiau fizikai seniai svarsto, ar be šių matomų matmenų neegzistuoja dar daugiau, kurių tiesiog nematome. Tokios „slaptos“ erdvės kryptys galėtų paaiškinti, kodėl gamtoje veikia būtent tokie dėsniai, kokius stebime.
Ši idėja grįsta mintimi, kad erdvės geometrija nėra tik fonas įvykiams, o pati kuria fizikos taisykles. Jei erdvė turi sudėtingą vidinę struktūrą, iš jos gali kilti jėgos, dalelių savybės ir net masė. Kitaip tariant, pati erdvė gali būti „mechanizmas“, iš kurio gimsta fizika.
Naujas tyrimas, publikuotas žurnale „Nuclear Physics B“, siūlo dar vieną žingsnį šia kryptimi. Tyrimui vadovavo Richardas Pincakas, o jo komanda nagrinėjo, ar fundamentinės jėgos ir dalelių bruožai gali kilti iš papildomų dimensijų geometrijos. Jie bando pratęsti Einšteino idėją, kad gravitacija yra geometrija, tik dabar visoms sąveikoms.
Kodėl kalbama apie septynias papildomas dimensijas?
Mokslininkai siūlo, kad Visata galėtų turėti nematomas dimensijas, susuktas į labai sudėtingas septynmatės formos struktūras. Tokios struktūros vadinamos G2-manifoldais ir dažnai pasirodo stygų teorijoje. Iki šiol jas daug kas laikė tarsi sustingusiomis, nekintančiomis.
R. Pincako komanda siūlo kitą požiūrį, tai šios formos gali vystytis laike. Jos keičiasi per procesą, vadinamą G2–Ricci tėkme, kuri kaip „geometrinis tekėjimas“ pamažu perdėlioja vidinę erdvės sandarą. Taip papildomos dimensijos tampa dinamiškos, o ne statiškos.
Sukimas (torsija) ir stabilios būsenos
Tyrime aiškinama, kad papildomos dimensijos gali turėti torsiją, tai vidinį „sukimą“, panašų į DNR spiralę ar molekulių „kairiarankiškumą“. Kai tokia susukta geometrija laikui bėgant kinta, ji gali nusistovėti į stabilias formas. Šios stabilios formos vadinamos solitonais.
Autoriai teigia, kad solitonai galėtų paaiškinti spontaninį simetrijos lūžį, tai reiškinį, kai gamtoje dėsniai „pasirenka“ vieną kryptį ar būseną. Tai svarbu, nes simetrijos lūžis yra vienas pagrindinių mechanizmų dalelių fizikoje. Čia jis atsirastų ne iš laukų, o tiesiai iš geometrijos elgesio.
Masė be Higs’o lauko?
Standartiniame dalelių fizikos modelyje W ir Z bozonai masę gauna per Higs’o lauką. Tačiau šiame darbe siūloma, kad masė galėtų atsirasti iš torsijos papildomose dimensijose. Kitaip tariant, dalelės taptų masyvios todėl, kad erdvės geometrija „priešinasi“ ir sukuria masės efektą.
Tai nereiškia, kad Higs’o dalelė paneigiama, tai greičiau siūloma alternatyva, kaip masė galėtų kilti geometriniu būdu. Jei tokia schema pasitvirtintų, tai būtų žingsnis link teorijos, kur visos sąveikos kyla iš erdvės formos. Tokia vizija būtų labai artima Einšteino svajonei apie vieningą geometrijos fiziką.
Kosmologija ir nauja dalelė
Autoriai taip pat sieja torsiją su pačios erdvėlaikio kreivės kitimu. Jie mano, kad tai galėtų padėti paaiškinti teigiamą kosmologinę konstantą, tai tą „stumiamąją“ jėgą, kuri šiandien spartina Visatos plėtimąsi. Tokiu atveju tamsioji energija būtų susijusi su papildomų dimensijų geometrija.
Dar įdomiau, kad mokslininkai spėlioja apie naują dalelę „Torstoną“. Ji būtų susijusi su torsijos kvantais ir galbūt vieną dieną aptinkama eksperimentuose. Kol kas tai hipotezė, bet ji rodo, kaip geometrijos idėjos gali virsti patikrinamomis prognozėmis.
