Braneworld mencabar kerelatifan umum Einstein. Klik untuk membesarkan
Para saintis telah tertarik selama bertahun-tahun tentang kemungkinan ada dimensi tambahan di luar tiga yang dapat kita fahami oleh manusia. Kini para penyelidik dari universiti Duke dan Rutgers berpendapat ada cara untuk menguji teori graviti lima dimensi (4 dimensi spatial ditambah masa) yang bersaing dengan Teori Relativiti Umum Einstein. Dimensi tambahan ini semestinya memberi kesan pada kosmos yang dapat dikesan oleh satelit yang dijadualkan dilancarkan dalam beberapa tahun akan datang.
Para saintis di universiti Duke dan Rutgers telah mengembangkan kerangka matematik yang mereka katakan akan membolehkan para astronom menguji teori graviti lima dimensi baru yang bersaing dengan Teori Relativiti Umum Einstein.
Charles R. Keeton dari Rutgers dan Arlie O. Petters of Duke mendasarkan karya mereka pada teori baru-baru ini yang disebut model graviti braneworld jenis II Randall-Sundrum. Teorinya menyatakan bahawa alam semesta yang dapat dilihat adalah selaput (oleh itu "dunia branew") yang tertanam di dalam alam semesta yang lebih besar, seperti helai rumput laut yang mengambang di lautan. "Alam semesta braneworld" mempunyai lima dimensi - empat dimensi spatial ditambah masa - dibandingkan dengan empat dimensi - tiga ruang, ditambah masa - yang dinyatakan dalam Teori Relativiti Umum.
Kerangka kerja yang dikembangkan Keeton dan Petters meramalkan kesan kosmologi tertentu yang, jika diperhatikan, akan membantu para saintis mengesahkan teori braneworld. Pemerhatian, kata mereka, boleh dilakukan dengan satelit yang dijadualkan dilancarkan dalam beberapa tahun akan datang.
Sekiranya teori braneworld terbukti benar, "ini akan mengganggu kad epal," kata Petters. "Ini akan mengesahkan bahawa ada dimensi ke-4 ke ruang angkasa, yang akan membuat perubahan filosofis dalam pemahaman kita tentang dunia semula jadi."
Penemuan saintis itu muncul pada 24 Mei 2006, dalam edisi dalam talian jurnal Physical Review D. Keeton adalah profesor astronomi dan fizik di Rutgers, dan Petters adalah profesor matematik dan fizik di Duke. Penyelidikan mereka dibiayai oleh Yayasan Sains Nasional.
Model Randall-Sundrum braneworld - dinamakan untuk pencetusnya, ahli fizik Lisa Randall dari Universiti Harvard dan Raman Sundrum dari Johns Hopkins University - memberikan penerangan matematik tentang bagaimana graviti membentuk alam semesta yang berbeza dengan penerangan yang ditawarkan oleh Teori Relativiti Umum.
Keeton dan Petters memfokuskan pada satu konsekuensi graviti tertentu dari teori braneworld yang membezakannya dengan teori Einstein.
Teori braneworld meramalkan bahawa "lubang hitam" yang agak kecil yang diciptakan di alam semesta awal telah bertahan hingga sekarang. Lubang hitam, dengan jisim serupa dengan asteroid kecil, akan menjadi sebahagian daripada "benda gelap" di alam semesta. Seperti namanya, materi gelap tidak memancarkan atau memantulkan cahaya, tetapi memberikan daya graviti.
Teori Relativiti Umum, di sisi lain, meramalkan bahawa lubang hitam primordial seperti itu tidak lagi ada, kerana ia akan menguap sekarang.
"Ketika kami mengira sejauh mana lubang hitam dunia branewor dari Bumi, kami terkejut apabila mendapati lubang terdekat terletak di orbit Pluto," kata Keeton.
Petters menambah, "Sekiranya lubang hitam braneworld membentuk bahkan 1 persen dari bahan gelap di bahagian galaksi kita - anggapan yang berhati-hati - semestinya ada beberapa ribu lubang hitam braneworld di sistem suria kita."
Tetapi adakah lubang hitam braneworld benar-benar wujud - dan oleh itu menjadi bukti untuk teori braneworld 5-D?
Para saintis menunjukkan bahawa mungkin untuk menjawab soalan ini dengan memerhatikan kesan yang akan dikeluarkan oleh lubang hitam braneworld pada radiasi elektromagnetik yang bergerak ke Bumi dari galaksi lain. Sebarang sinaran yang melintas di dekat lubang hitam akan ditindaklanjuti oleh daya graviti objek yang luar biasa - kesan yang disebut "lensa graviti."
"Tempat yang bagus untuk mencari lensa graviti oleh lubang hitam braneworld adalah letupan sinar gamma yang datang ke Bumi," kata Keeton. Letupan sinar gamma ini dianggap dihasilkan oleh letupan besar di seluruh alam semesta. Letupan seperti itu dari luar angkasa ditemui secara tidak sengaja oleh Tentera Udara A.S. pada tahun 1960-an.
Keeton dan Petters mengira bahawa lubang hitam braneworld akan menghalangi sinar gamma dengan cara yang sama seperti batu di kolam menghalang lintasan riak. Batu menghasilkan "corak gangguan" setelah bangunnya beberapa puncak riak lebih tinggi, beberapa palung lebih dalam, dan beberapa puncak dan palung saling membatalkan satu sama lain. Corak gangguan mempunyai ciri khas batu dan air.
Begitu juga, lubang hitam braneworld akan menghasilkan corak gangguan dalam ledakan sinar gamma ketika mereka bergerak ke Bumi, kata Keeton dan Petters. Para saintis meramalkan "pinggiran" terang dan gelap yang dihasilkan dalam corak gangguan, yang mereka katakan menyediakan cara untuk menyimpulkan ciri-ciri lubang hitam braneworld dan, pada gilirannya, ruang dan waktu.
"Kami mendapati bahawa tanda tangan dimensi keempat ruang muncul dalam corak gangguan," kata Petters. "Dimensi spasial ekstra ini membuat kontraksi antara pinggiran dibandingkan dengan apa yang anda dapat dalam Relativiti Umum."
Petters dan Keeton mengatakan bahawa mungkin untuk mengukur corak pinggir sinar gamma yang diramalkan menggunakan Teleskop Angkasa Ruang Besar sinar-sinar, yang dijadwalkan akan dilancarkan di kapal angkasa pada bulan Ogos 2007. Teleskop adalah usaha bersama antara NASA, Jabatan Tenaga AS, dan institusi di Perancis, Jerman, Jepun, Itali dan Sweden.
Para saintis mengatakan ramalan mereka akan berlaku untuk semua lubang hitam braneworld, sama ada di sistem suria kita atau seterusnya.
"Jika teori braneworld betul," kata mereka, "semestinya ada banyak lubang hitam braneworld di seluruh alam semesta, masing-masing membawa tanda tangan dimensi keempat ruang."
Sumber Asal: Duke University
