ブレーンワールドはアインシュタインの一般相対性理論に挑戦します。拡大するにはクリックしてください
科学者たちは、私たち人間が理解できる3つを超える追加の次元がある可能性について何年も興味をそそられてきました。現在、デューク大学とラトガース大学の研究者は、アインシュタインの一般相対性理論と競合する重力の5次元理論（4空間次元+時間）をテストする方法があると考えています。この余分な次元は、今後数年間に打ち上げられる予定の衛星によって検出可能な宇宙に影響を与えるはずです。
デューク大学とラトガース大学の科学者たちは、天文学者がアインシュタインの一般相対性理論と競合する重力の新しい5次元理論をテストできるようにする数学的フレームワークを開発しました。
ラトガーズのチャールズR.キートンとデュークのアーリーO.ペッターズは、タイプIIランドール-サンドラムブレーンワールド重力モデルと呼ばれる最近の理論に基づいて研究を行っています。理論は、目に見える宇宙は、海に浮かぶ膜状の海藻の繊維のように、より大きな宇宙に埋め込まれた膜（したがって「braneworld」）であるとしています。 「ブレーンワールドユニバース」には、一般相対性理論で説明されている4つの次元（3つの空間と時間）と比較して、5つの次元（4つの空間次元と時間）があります。
キートンとペッターズが開発したフレームワークは、観測された場合に科学者がブレーンワールド理論を検証するのに役立つ特定の宇宙効果を予測します。彼らは、観測は今後数年間に打ち上げられる予定の衛星で可能であるはずだと彼らは言った。
ブレーンワールド理論が真実であることが判明した場合、「これはアップルカートを混乱させるだろう」とピーターズ氏は語った。 「それは宇宙への4番目の次元があることを確認し、それは自然界の私たちの理解に哲学的シフトを生み出すでしょう。」
科学者の調査結果は2006年5月24日のフィジカルレビューD.のオンライン版に掲載されました。キートンはラトガースの天文学と物理学の教授であり、ペッターズはデュークの数学と物理学の教授です。彼らの研究は全米科学財団によって資金提供されています。
Randall-Sundrum braneworldモデルは、その創始者であり、物理学者であるハーバード大学のリサランドールとジョンズホプキンス大学のラマンサンドラムにちなんで名付けられました。一般相対性理論によって提供される説明とは異なり、重力が宇宙を形成する方法の数学的な説明を提供します。
キートンとペッターズは、アインシュタインの理論と区別するブレーンワールド理論の特定の重力の帰結に焦点を当てました。
ブレーンワールド理論は、初期宇宙で作成された比較的小さな「ブラックホール」が現在まで存続していると予測しています。小さな小惑星に似た質量を持つブラックホールは、宇宙の「暗黒物質」の一部となるでしょう。名前が示すように、暗黒物質は光を放出または反射しませんが、重力を発揮します。
一方、一般相対性理論では、そのような原始的なブラックホールは、すでに蒸発しているため、もはや存在しないと予測しています。
「ブレーンワールドのブラックホールが地球からどれだけ離れているかを見積もったところ、最も近いものがブラックホールの冥王星の軌道の内側にあることに驚いた」とキートン氏は語った。
「ブレーンワールドブラックホールが銀河の私たちの部分で暗黒物質の1％でも形成する場合-慎重な仮定-太陽系には数千のブレーンワールドブラックホールがあるはずです。」
しかし、ブレーンワールドのブラックホールは実際に存在するのでしょうか。したがって、5次元ブレーンワールド理論の証拠となるのでしょうか。
科学者たちは、ブレーンワールドブラックホールが他の銀河から地球に移動する電磁放射に及ぼす影響を観察することによって、この質問に答えることが可能であるべきであることを示しました。ブラックホールの近くを通過するそのような放射は、オブジェクトの途方もない重力、つまり「重力レンズ効果」と呼ばれる効果の影響を受けます。
「ブレーンワールドブラックホールによる重力レンズ効果を探すのに適した場所は、地球に到達するガンマ線のバーストです」とキートン氏は語った。これらのガンマ線バーストは、宇宙全体の巨大な爆発によって生成されると考えられています。このような宇宙空間からの爆発は、1960年代にアメリカ空軍によって不注意で発見されました。
キートンとペッターズは、ブレーンワールドのブラックホールは、池の岩が通過する波紋を妨げるのと同じように、ガンマ線を妨げると計算しました。岩は、その波の中で「干渉パターン」を生成します。このパターンでは、一部のリップルピークが高く、一部の谷がより深く、一部の山と谷が互いに打ち消し合っています。干渉パターンは、岩と水の両方の特性を示しています。
同様に、ブレーンワールドブラックホールは、通過するガンマ線バーストが地球に移動するときに干渉パターンを生成する、とキートンとピーターズは述べています。科学者たちは、干渉パターンの結果として生じる明るいおよび暗い「フリンジ」を予測しました。これは、ブレーンワールドブラックホール、ひいては空間と時間の特性を推論する手段を提供すると述べています。
「空間の4次元のシグネチャが干渉パターンに現れることを発見しました」とペッターズは言いました。 「この余分な空間次元により、一般相対性理論で得られるものと比較して、フリンジ間に収縮が生じます。」
ピーターズとキートンは、2007年8月に宇宙船に打ち上げられる予定のガンマ線広域宇宙望遠鏡を使用して、予測されたガンマ線フリンジパターンを測定することが可能であるべきだと述べました。米国エネルギー省、フランス、ドイツ、日本、イタリア、スウェーデンの機関。
科学者たちは、彼らの予測は私たちの太陽系であろうとなかろうと、すべてのブレーンワールドブラックホールに当てはまると述べました。
「ブレーンワールド理論が正しければ、宇宙全体に多くのブレーンワールドブラックホールがあり、それぞれが4次元の空間の特徴を持っているはずです。」
元のソース：デューク大学
