初期の宇宙には空間次元が1つしかありませんでしたか？それは、バッファロー大学の物理学者であるDejan Stojkovicが2010年に提案した理論の中心にある、気が遠くなるような概念です。初期の宇宙は、単一の点から爆発し、最初は非常に小さかったが、 1次元（直線のように）に拡大してから2次元（平面のように）に、次に3次元（今日の世界のように）に拡大します。
理論は、もし妥当であれば、素粒子物理学における重要な問題に対処するでしょう。
現在、Physical Review Lettersの新しい論文で、ストイコビッチとロヨラメリーマウント大学の物理学者ジョナスムレイカは、「消失する次元」の仮説を証明または反証できるテストについて説明しています。
光や他の波が地球に到達するまでには時間がかかるため、宇宙をじっと見つめる望遠鏡は、本質的に、宇宙の外側の範囲を調査するときに時間を振り返ることができます。
重力波は1次元または2次元空間には存在できません。したがって、ストイコビッチ氏とムレイカ氏は、計画されている国際的な重力観測所であるレーザー干渉計スペースアンテナ（LISA）は、初期宇宙の低次元エポックから発せられる重力波を検出すべきではないと推論しました。
物理学の助教授であるストイコビッチは、進化する次元の理論は、宇宙についての私たちの考え方からの根本的な変化、つまり私たちの宇宙がどのようになってきたかについての転換を表していると言います。
中心となる考え方は、空間の次元は観測している空間のサイズに依存し、空間が小さいほど次元が少なくなるということです。つまり、宇宙が拡大し続けると、第4の次元が開かれます（まだ開かれていない場合）。
理論はまた、初期のビッグバン後の宇宙に関連する種類の非常に高いエネルギーでは、空間の次元が少なくなることも示唆しています。
Stojkovic氏と彼の同僚が正しければ、彼らは以下を含む素粒子物理学の標準モデルに関する根本的な問題への取り組みを支援するでしょう。
量子力学と一般相対論の間の非互換性。量子力学と一般相対性理論は、宇宙の物理学を説明する数学的フレームワークです。量子力学は非常に小さなスケールで宇宙を説明するのが得意ですが、相対論は大きなスケールで宇宙を説明するのが得意です。現在、2つの理論は互換性がないと見なされています。しかし、宇宙の最小レベルで次元が少ない場合、2つのフレームワーク間の数学的矛盾は解消されます。
物理学者は、宇宙の膨張が加速していることを観察しており、その理由はわかりません。宇宙が成長するにつれて新しい次元が追加されることで、この加速が説明されます。 （ストイコビッチ氏によると、4番目の次元はすでに宇宙規模で大きく開かれている可能性があります。）
素粒子物理学の標準モデルは、ヒッグス粒子と呼ばれるまだ発見されていない素粒子の存在を予測します。ただし、標準モデルの方程式が観測された現実世界の物理学を正確に表すためには、研究者は高エネルギーで起こる粒子間の相互作用のためにヒッグス粒子の質量を人工的に調整する必要があります。高エネルギーでスペースの寸法が少ない場合、この種の「調整」の必要性はなくなります。
「ここで提案しているのは、パラダイムの変化です」とストイコビッチ氏は語った。 「物理学者は10、20、30年間同じ問題に苦しんでおり、既存のアイデアを単純に拡張しても解決できない可能性があります。」
「私たちは何かが私たちの考えに系統的に間違っている可能性を考慮に入れなければなりません」と彼は続けました。 「私たちは急進的で新しい何かを必要としています、そしてこれは急進的で新しい何かです。」
LISAの計画された展開はまだ数年先にあるため、ストイコビッチ氏と彼の同僚がこの方法で彼らのアイデアをテストできるようになるまでには長い時間がかかるかもしれません。
しかし、いくつかの実験的証拠は、すでに低次元空間の存在の可能性を指摘しています。
具体的には、科学者は、1テラエレクトロンボルトを超えるエネルギーを持つ宇宙線粒子の主なエネルギーフラックス（非常に初期の宇宙に関連する一種の高エネルギー）が2次元平面に沿って整列していることを観察しました。
「消失次元」理論が提案するように、高エネルギーが低次元空間に対応する場合、ヨーロッパでラージハドロンコライダー粒子加速器を扱う研究者は、そのようなエネルギーでの平面散乱を見るはずです。
ストイコビッチ氏は、そのような出来事の観察は「私たちの提案したアイデアの非常に刺激的で独立したテスト」になるだろうと述べています。
出典：EurekAlert、Physical Review Letters。
