Láthatatlan dimenzió?<br/>

Lehetséges, hogy háromnál több térdimenziójú, s valamennyi irányban végtelen kiterjedésű világban élünk, ám ennek egy olyan alterébe vagyunk bezárva, ahol a negyedik térdimenziót ugyanúgy nem érzékeljük, ahogy például egy vízszintes síkba préselt lapos lények sem észlelnék a háromdimenziós tér függőleges irányú "magasság" dimenzióját.

A fantasztikus történetek szereplői olyan magától értetődő természetességgel lépnek át tér és idő korlátain extra dimenziókon keresztül haladva, ahogyan mi átszállunk egyik közlekedési eszközről a másikra. Az általunk ismert négy (egy idő és három tér) dimenziónál többnek a létezésére azonban eddig semmi sem utalt, és csak a részecskefizika legextravagánsabb elméletében, az úgynevezett szuperhúr-modellekben jelennek meg további térbeli dimenziók.

Ezek a modellek a részecskék elméletét egyesítik az általános relativitáselmélettel, azaz egységesen írják le az összes erőt és részecskét, továbbá az idő és a tér valamennyi dimenzióját. (A legutóbbiakból éppen kilenc van e modellekben, "szerencsére" ebből hat úgy be van csavarodva egy Planck-hossznyi - 10^-32 centiméteres - tartományba, hogy mindenféle mérés számára hozzáférhetetlen.) A modellben az anyag elemi építőkövei a tízdimenziós téridőben rezgő rövid húrokhoz hasonlítanak, az általunk megfigyelhető részecskék pedig e húrok legalacsonyabb frekvenciájú sajátrezgései.

A Nagy Prismosaurus, egy négydimenziós mértani test háromdimenziós ábrázolása is sejteti, milyen nehéz a magasabb térdimenziók megjelenítése

A megközelíthetetlenül parányi tartományba becsavart magasabb dimenziók feltételezésétől gyökeresen eltér Lisa Randallnak (Princeton Egyetem) és Raman Sundrumnak (Stanford Egyetem) nemrég a Physical Review Lettersben közzétett elképzelése. Teóriájuk szerint lehetséges, hogy háromnál több térdimenziójú, s valamennyi irányban végtelen kiterjedésű világban élünk, ám ennek egy olyan alterébe vagyunk bezárva, ahol a negyedik térdimenziót ugyanúgy nem érzékeljük, ahogy például egy vízszintes síkba préselt lapos lények sem észlelnék a háromdimenziós tér függőleges irányú "magasság" dimenzióját. Igaz, ha ugyanezek a lapos lények a gravitáció által meggörbített gömbfelületen élnének, már módjukban állna felfedezni a számukra egyébként érzékelhetetlen harmadik dimenziót: például abból, hogy a felületre rajzolt gömbháromszögek szögeinek összege nem 180 fok, mint a síkbeli háromszögeknél, zseniális "Bolyaijuk" felfedezhetné a világukat befoglaló, magasabb dimenziójú tér fogalmát és geometriáját, amelynek ismeretében megállapíthatnák, hogy nem egy sík felületen élnek. Egy valóban euklidészi síkban élő lapos lény azonban ilyen perdöntő tapasztalatokat nem szerezhet.

Randall és Sundrum modellje helyzetünket ez utóbbi szituációval állítja párhuzamba. Eszerint a térben négydimenziós világ egy háromdimenziós "sík" alterében élünk, ahol a részecskék mozgása és a köztük fellépő erős és elektrogyenge kölcsönhatások teljes mértékben erre az altérre korlátozódnak. A gravitációval azonban más a helyzet: az egységes téridő meggörbülése valamennyi dimenziót érinti, a gravitációs hatás tehát mind a négy térbeli dimenzióra kihat. Ebben a modellben megoldva az Einstein-féle általános relativitáselmélet téregyenleit, a kutatók arra az eredményre jutottak, hogy létezik olyan megoldás, amelyben a mi alterünkben, azaz az általunk belátható Világegyetemben a gravitáció nem azonos erősségű, a gravitációs kölcsönhatást közvetítő részecskék, a gravitonok mozgása pedig a negyedik térdimenzióban erősen korlátozott. Ezért csak ritkán távolodhatnak el alterünk határaitól, amit közvetve úgy érzékelhetünk, hogy világunk peremén, azaz tőlünk nagy távolságokban a gravitáció ereje gyengül. Ennél is fontosabb a modellnek az az eredménye, amely szerint az alterünkben végzett gravitációs kísérletek eredményei nagyon jó egyezést mutatnának a newtoni gravitációs törvénnyel, mivel az általunk megfigyelhető gravitonoknak csak egy elenyésző töredéke érkezhetne a negyedik térdimenzió érintésével. "Meghökkentő, hogy a modellben ennyire megfoghatatlan és kísérletileg kimutathatatlan egy újabb, végtelen térdimenzió jelenléte - mondta Randall, hozzátéve, hogy még vizsgálják, milyen trükkel lehetne mégis tetten érni egy ilyen ügyesen rejtőzködő dimenziót.
Mark Wise, a pasadenai Californiai Műszaki Egyetem elméleti fizikusa szerint az ötlet zseniálisan egyszerű, s utólag szinte érthetetlen, miért nem vetődött fel már korábban. Bár, tette hozzá, egyszerűen meg sem fordult a fejükben, hogy egy végtelen kiterjedésű térdimenzió szinte teljesen észrevétlen maradhat.

(Élet és Tudomány)

Ajánló: