Фізики: ми на порозі відкриття п'ятого виміру, і це змінить все, що ми знаємо про фізику

 

Фото: sciandnature.com

Іноді вчених запитують, чи проводять вони нові експерименти в лабораторії чи продовжують повторювати попередні, для яких вони мають певні результати. У той час як більшість вчених займаються першим, науковий прогрес також покладається на проведення останнього та перевірку того, чи те, що ми думаємо, що ми знаємо, залишається істинним у світлі свіжих знань.

Про це повідомляє Sciandnature.

• Нобелівська премія з фізики 2021 (відео)

Коли дослідники з Національного інституту стандартів і технологій (NIST) уважно вивчали структуру та характеристики кремнію, який багато хто вивчав, у нових тестах, результати виявили світло на ймовірне місце виявлення «п’ятої сили». Згідно з релізом новин, це може допомогти нам покращити наші знання про те, як працює природа.

Простіше кажучи, все, що нам потрібно, щоб зрозуміти світ, це три виміри простору, а саме північ-південь, схід-захід і вгору-вниз, і один вимір часу, а саме минуле-майбутнє. Проте маса деформує виміри простору-часу, як запропонував Альберт Ейнштейн у своїй теорії гравітації.

Крім гравітації, єдиної відомої електромагнітної сили в 1920-х роках, Оскар Кляйн і Теодор Калуза запропонували п’ятивимірну гіпотезу для пояснення сил природи, повідомляє BBC Science Focus.

Однак відкриття сильних і слабких ядерних сил поштовхом до концепції Клейна і Калузи, яка була поєднана з електромагнітними силами, щоб сформувати Стандартну модель, яка пояснює більшість, але не всі явища в природі.

Оскільки фізики звертаються до теорії струн, щоб пояснити, чому гравітація настільки слабка, уявлення про величезний п’ятий вимір знову з’являється, що також може пояснити наявність темної матерії.

Щоб краще зрозуміти кристалічну структуру кремнію, дослідники NIST бомбардували його нейтронами і виміряли інтенсивність, кути та інтенсивність цих частинок, щоб зробити висновки про структуру.

Коли нейтрони рухаються крізь кристалічну структуру, вони генерують стоячі хвилі між рядами або листами атомів і поверх них. Коли ці хвилі стикаються, вони генерують тонкі закономірності, відомі як коливання pendellösung, надаючи інформацію про сили нейтронів, з якими стикаються нейтрони всередині структури.

Кожна сила опосередковується частинками носія, діапазон яких обернено пропорційний їх масі.

У результаті частинка без маси, наприклад фотон, має нескінченний діапазон, і навпаки. Обмежуючи діапазон, на якому може діяти сила, можна також обмежити її потужність. Недавні випробування змогли обмежити силу гіпотетичної п’ятої сили на шкалі довжини від 0,02 до 10 нанометрів, пропонуючи діапазон для пошуку п’ятого виміру, в якому ця сила діє.

Подальші дослідження в цій області незабаром можуть призвести до відкриття п’ятого виміру, і вперше в школах професорам фізики, як і студентам, доведеться обгорнути свої мізки навколо абстрактної ідеї.

Довідка:

Бенджамін Хікок, Такухіро Фудзіє, Роберт В. Хаун, Альберт Хенінс, Кацуя Хірота, Такуя Хособата, Майкл Г. Хубер, Масаакі Кітагучі, Дмитро А. Пушин, Хірохіко Сімідзу, Масахіро Такеда, Роберт Валділлез, Ютака Ямагата та Альберт Юнг. Інтерферометрія Pendellösung досліджує радіус заряду нейтронів, динаміку решітки та п’яту силу. наук. Опубліковано онлайн 9 вересня 2021 р. DOI: 10.1126/science.abc2794