За пределами времени и пространства: физики ищут пятое измерение

Мы привыкли жить в четырех измерениях пространства и времени. Однако, как оказалось не всё так просто. Физики обнаружили, что мир устроен невероятно странным образом. В четырехмерную основу на деле встроен 10-мерный мир.

Возможно, вскоре ученые за пределами уже известных нам четырех измерений обнаружат еще несколько. В настоящее время ученые из Национальной лаборатории имени Ферми в Батавии (штат Иллинойс) разрабатывают теоретическую основу для нового эксперимента, который может подтвердить или опровергнуть существование прежде неизвестных нам измерений.

В прошлом году исследователи в рамках проекта MiniBooNE, занятого исследованием нейтрино и действующего в уже упомянутой лаборатории Ферми (попросту Фермилаб) обнаружили удивительную аномалию. Как известно, нейтрино - частицы, не имеющие заряда и имеющие очень маленькую массу, формируются в результате ядерной реакции и связанного с ней распада частиц. Как правило, физики делят нейтрино на три типа - электронное, мюонное и тау. Обычно нейтрино обладают способностью «на ходу», то есть, во время путешествия через Вселенную, мгновенно пронизывая встречающиеся на ходу объекты, менять свою принадлежность к тому или иному типу. Кроме того, существуют так называемые стерильные нейтрино - которые еще не относятся ни к одному из трёх типов.

Согласно популярной в наше время физической теории струн, пытающейся совместить законы гравитации и квантовой механики, уже давно предсказывается существование в нашем мире дополнительных измерений.

Одна из самых популярных гипотез гласит, что на деле 10-мерная Вселенная включена в своего рода «каркас» из уже знакомых нам четырех измерений - трех пространственных и одного временного. Подтвердить или опровергнуть эту замысловатую гипотезу, по мнению физиков, как раз помогут нейтрино. Дело в том, что стерильные нейтрино, возможно, могут путешествовать за пределы «каркаса» в дополнительные измерения. С этим могут быть связана закономерность перехода этой частицы от одного состояния к другому.

Во всяком случае, к такому выводу три года назад пришли Генрих Пас, который сейчас работает в Дортмундском университете в Германии, Садип Паксаса из Гавайского университета и Томас Вайлер из университета Вандербильта в США. Они предсказали, что об этом может свидетельствовать определенные закономерности колебания состояний нейтрино - если они будут наблюдаться с удовлетворяющих ученых частотой.

В настоящее время наличие или отсутствие таких закономерностей в ближайшие два года будут обнаружены с помощью MiniBooNE. К тому же, в ближайшее время в Фермилаб стартует еще один проект - MicroBooNE, который как раз будет заниматься стерильными нейтрино. Новый детектор - резервуар, наполненный 170 тоннами жидкого аргона, сможет фиксировать низкоэнергетические нейтрино со значительно большей точностью, чем другие устройства.

MicroBooNE, чья стоимость оценена примерно в 15 миллионов долларов, будет установлен в Фермилаб рядом с детектором MiniBooNE, так что ученые смогут с помощью двух устройств наблюдать один и тот же пучок нейтрино. Однако MicroBooNE будет запущен только с 2011 года. К тому времени ученые, по всей видимости, будут уже знать, существуют ли дополнительные измерения. Однако новое устройство наверняка добавит важные штрихи к портрету Вселенной.