Adakah alam semesta kita wujud lebih daripada sekadar tiga dimensi?
Mungkin tidak pada skala besar, menurut penyelidikan baru yang diterbitkan pada 23 Julai dalam Journal of Cosmology dan Physics Astroparticle. Kajian mendapati bahawa dalam jarak yang jauh di angkasa, alam semesta mungkin beroperasi hanya dengan dimensi yang kita alami di Bumi. Hasilnya juga membantu para saintis memahami dengan lebih baik tentang sifat gelap yang gelap, fenomena misteri di sebalik pengembangan alam semesta yang mempercepatkan.
Pada Oktober 2017, para saintis menggunakan Observatorium Gelombang Gravitational-Laser Interferometer (LIGO) untuk mengesan gelombang graviti yang dihasilkan dalam perlanggaran dua bintang neutron. Digelar GW170817, acara itu juga dilihat dengan teleskop tradisional, membolehkan para saintis mengkaji secara bersamaan kejadian melalui gelombang graviti dan gelombang cahaya. Pengukuran ganda membolehkan para saintis mempelajari segala macam perkara tentang alam semesta kita, termasuk berapa dimensi yang dimilikinya. Keputusan baru juga menawarkan bukti tambahan untuk relativiti umum Albert Einstein.
"Relativiti umum mengatakan graviti harus bekerja dalam tiga dimensi, dan menunjukkan bahawa itulah yang kita lihat," kata Kris Pardo, pengarang utama dalam kajian dan seorang pelajar kedoktoran di Princeton University.
Walaupun relativiti umum telah terbukti setakat ini untuk menerangkan alam semesta kita, ada satu perkara yang tidak dapat dijelaskan dengan baik: mengapa perkembangan alam semesta kita semakin mempercepatkan. Para saintis menggelarkan sebab untuk "tenaga gelap" percepatan ini, tetapi tiada siapa tahu apa itu. Sesetengah teori mengubah graviti untuk menerangkan pengembangan, mencadangkan graviti berfungsi secara berbeza pada skala besar. Kebanyakan idea-idea ini meramalkan bahawa dimensi-dimensi lain wujud, dan ini boleh disiasat oleh gelombang graviti.
"Keseluruhan usaha mencari teori-teori graviti yang diubahsuai ini pada asasnya didorong oleh misteri tenaga gelap. Kami cuba mencari: Adakah cara kita dapat mengubah undang-undang graviti untuk menjelaskan mengapa pengembangan semesta sedang mempercepatkan? " kata Tessa Baker, seorang kosmologi di Oxford University di England yang tidak terlibat dalam kajian itu.
Mengikut banyak teori ini, jika dimensi tambahan wujud, gelombang graviti akan "membocorkan" ke dalam dimensi tersebut, menyebabkan gelombang melemah ketika mereka melintasi alam semesta. Para saintis dalam kajian baru-baru ini mengukur sejauh mana gelombang graviti dan gelombang cahaya dari GW170817 mengembara untuk mencapai Bumi, tetapi para penyelidik tidak mendapati sebarang petunjuk kelemahan yang akan dikaitkan dengan dimensi tambahan.
Di tengah-tengah peristiwa GW170817, banyak kajian mengesahkan beberapa teori graviti yang diubahsuai dengan menghitung laju gelombang gravitasi untuk menentukan kelewatan perjalanan masa mereka. Kertas baru ini dapat mengabaikan satu set teori yang lain, Bakertold LiveScience.
Keputusan baru tidak termasuk dimensi besar sahaja. Oleh itu, mereka tidak meletakkan apa-apa kekangan pada dimensi 10-ditambah yang diramalkan oleh teori rentetan - teori dalam fizik yang mencadangkan segala-galanya terdiri daripada rentetan bergetar yang kecil. Walau bagaimanapun, penemuan baru menunjukkan bahawa merentas skala kira-kira 1 batu (1.6 kilometer) sehingga sekurang-kurangnya 80 juta tahun cahaya, alam semesta adalah tiga dimensi. Penemuan ini seterusnya menolak dimensi yang lebih besar, tetapi hanya jika mereka mempunyai kesan ketara pada fizik pada skala yang lebih kecil daripada 80 juta tahun cahaya.
Para penyelidik juga menggunakan data untuk mengira hayat graviton, zarah teori yang, jika wujud, menyampaikan daya graviti. Seumur hidup itu sekurang-kurangnya 450 juta tahun, para saintis mendapati. Dalam erti kata lain graviton tidak membusuk ke dalam zarah yang lebih ringan dalam masa ini. Beberapa teori graviti yang diubahsuai meramalkan kerosakan sedemikian, jadi pengiraan masa graviton ini boleh digunakan pada peristiwa gelombang graviti masa depan yang berlaku di bahagian lain alam semesta, membantu untuk menguji lagi teori-teori ini.
Kejadian GW170817 perlanggaran "sangat, sangat lokal dalam istilah kosmologi - pada asasnya di depan pintu kami," kata Baker. Tetapi ahli fizik benar-benar ingin melihat lebih banyak peristiwa pada jarak yang jauh (yang akan berlaku lebih jauh dari masa ke masa), kerana mereka akan mendedahkan jika graviti atau tenaga gelap telah berubah dari masa ke masa, tambah Baker.
Buat masa ini, alam semesta nampaknya hanya mempunyai dimensi yang kita gunakan. Tetapi jangan berputus asa, penulis fiksyen sains dan penggemar perjalanan masa - dimensi yang lebih kecil, padat mungkin masih di luar sana.
