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重力波能让我们看见其他维度的存在?

2017-5-11 环球解密

与其他基本力相比,物理学家一直想知道为什么重力如此微弱。这可能是因为有一些重力渗漏到我们所经历的三度太空之外的额外维度。

但要侦测出额外的维度是一项挑战。任何额外维度的存在都必须是非常的小,以避免对日常生活造成明显的影响。

由于重力很可能占据所有存在的维度,因此它的波是一种非常有希望的方式,来侦测超过我们所知道的任何维度。

德国波茨坦(Potsdam)马克斯‧普朗克重力物理学研究所(Max Planck Institute for Gravitational Physics)的Gustavo Lucena Gómez说:“如果宇宙中有额外的维度,那么重力波可以沿着任何维度走,甚至是额外的维度。”

Lucena Gómez和他的同事David Andriot开始计算额外维度如何潜在影响我们能够观察到的重力波。他们发现到两个特殊的影响:高频下的额外波,以及重力波拉伸太空的改变。

当重力波传播通过一个微小的额外维度时,这个团队发现,他们应该随着有规律的分布,产生一个带有高频的额外重力波“塔(tower)”。

但目前的观测站无法侦测到那样高的频率,所以当这些额外的波可能无处不在时,它们很难被发现。

额外维度的第2个影响可能更可以侦测得到,因为它修改我们观察的“正常”重力波,而不是添加额外的讯号。

Lucena Gómez说:“如果宇宙有额外的维度,会以不同的方式来拉长或缩小时空,而标准重力波从未这样做。”

当重力波涟漪穿越宇宙时,它们以非常特定的方式来伸展和挤压太空,就像在拉橡皮圈:由橡皮圈形成的椭圆形在一端变得更长,而另一端更短,然后在释放它时 回到原来的形状。

但额外维度增加了重力波的太空形状转换的另一种方式,称为呼吸模式(breathing mode)。就像呼吸的肺一样,当重力波通过时,除了伸展和挤压之外,太空还会膨胀和收缩。

法国巴黎综合理工学院(École Polytechnique)的Emilian Dudas说:“重力波可能是寻找额外维度的新转折。”

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