การสังเกตจากการชนกันของดาวนิวตรอนท้าทายทฤษฎีบาง เว็บตรง อย่างซึ่งรวมถึงอาณาจักรที่ไม่รู้จักเมื่อพูดถึงมิติของกาลอวกาศ สิ่งที่คุณเห็นอาจเป็นสิ่งที่คุณได้รับ
จากการสังเกตจากการชนกันของดาวนิวตรอน 2 ดวงที่พาดหัวข่าวในปี 2560 ( SN: 11/11/17, p. 6 ) นักวิทยาศาสตร์พบว่าไม่มีหลักฐานว่าแรงโน้มถ่วงรั่วเข้าไปในมิติที่ซ่อนอยู่ นักวิจัยรายงานวันที่ 24 มกราคม ที่ arXiv.org ว่าจำนวนมิติเชิงพื้นที่ขนาดใหญ่ที่สังเกตพบ — ในขนาดกิโลเมตรหรือใหญ่กว่านั้น — ยังคงจำกัดอยู่แค่สามมิติที่เรารู้จักและชื่นชอบ
เฉกเช่นแมลงที่ลอยอยู่บนสระน้ำอาจไม่รู้ว่าสิ่งใดอยู่เหนือหรือใต้ผิวน้ำ
โลกสามมิติของเราก็อาจเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลมิติที่สูงกว่าที่เราไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงฉันนั้น อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ David Spergel จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่นี้ กล่าวว่า “แรงโน้มถ่วงอาจสามารถสำรวจมิติอื่นๆ เหล่านั้นได้”
มิติพิเศษดังกล่าวอาจอธิบายปริศนาบางอย่างในฟิสิกส์ เช่น การมีอยู่ของสสารมืด (ซึ่งยังไม่ระบุแหล่งที่มาของมวลในจักรวาล) และพลังงานมืด (ซึ่งทำให้อัตราการขยายตัวของจักรวาลเร่งขึ้น) ผู้เขียนร่วม Daniel Holz กล่าว นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก “นั่นเป็นเหตุผลที่ผู้คนต่างตื่นเต้นกับการดัดแปลงเหล่านี้”
นักวิทยาศาสตร์หันไปหาแสงและคลื่นความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจากการชนกันของดาวนิวตรอนที่ตรวจพบเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2017 แสงดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาดาราจักรที่ดาวนิวตรอนรวมตัวกันได้ Spergel, Holz และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่า เมื่อพิจารณาจากระยะห่างของกาแลคซี่จากโลก ความแรงของคลื่นความโน้มถ่วงเป็นไปตามที่คาดไว้ มิติพิเศษไม่ได้ขโมยและทำให้ระลอกคลื่นที่สังเกตได้อ่อนลง
ทฤษฎีต่างๆ ทำนายมิติพิเศษของกาลอวกาศที่แรงโน้มถ่วงสามารถรั่วไหลได้ แต่ผลลัพธ์ใหม่นี้ใช้ได้กับมิติพิเศษที่มีขนาดใหญ่เท่านั้น Spergel กล่าว นั่นเป็นเพราะคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบจากการชนกันของดาวนิวตรอนมีความยาวคลื่นหลายพันกิโลเมตร มีการเสนอมิติพิเศษเล็กๆ น้อยๆ ที่เล็กกว่าเศษเสี้ยวของมิลลิเมตร แต่จะไม่ส่งผลกระทบต่อระลอกคลื่นที่ขยายออกไป
ทฤษฎีหนึ่งที่เสนอในปี 2000 โดยกลุ่มนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีรวมถึงจอร์จิ ดวาลีทำนายประเภทของมิติพิเศษขนาดใหญ่ ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่รั่วไหลเข้าไปในมิติดังกล่าวจะมองเห็นได้เฉพาะในระยะทางไกลเท่านั้น ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมแรงโน้มถ่วงในเครื่องชั่งขนาดเล็กกว่า เช่น ขนาดของระบบสุริยะ จึงมีพฤติกรรมราวกับว่ามีมิติเชิงพื้นที่สามมิติ
เนื่องจากคลื่นความโน้มถ่วงดูเหมือนจะไม่อ่อนกำลังลงในช่วงระยะการเดินทางมายังโลก พวกเขาต้องเดินทางมากกว่า 65 ล้านปีแสงก่อนที่จะรั่วไหลไปสู่มิติเพิ่มเติมที่อาจเกิดขึ้น นักวิจัยสรุปในการศึกษาครั้งใหม่นี้
แต่ทฤษฏีอื่นๆ เกี่ยวกับมิติพิเศษนั้นไม่ได้รับผลกระทบจากผลลัพธ์
ทฤษฎีสตริงซึ่งวางตำแหน่งว่าอนุภาคประกอบด้วยสตริงที่สั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อย คาดการณ์มิติพิเศษเล็กๆ น้อยๆ ที่ม้วนตัวเป็นเกลียวในตัวเอง “เราไม่ได้ตัดสินทฤษฎีสตริงในทางใดทางหนึ่ง” Spergel กล่าว มิติกาลอวกาศพิเศษอีกหลากหลายซึ่งอาจมีขนาดไม่สิ้นสุด ถูกเสนอโดยนักฟิสิกส์ Lisa Randall และ Raman Sundrumในปี 1999 ( SN: 9/26/09, p. 22 ) แต่ทฤษฎีดังกล่าวก็จะไม่ถูกตัดออกเช่นกัน เพราะแรงโน้มถ่วงไม่สามารถทะลุเข้าไปในมิติพิเศษประเภทนั้นได้ไกลนัก
การควบรวมดาวนิวตรอนเป็น “ห้องปฏิบัติการทดสอบแรงโน้มถ่วงแห่งใหม่อย่างสมบูรณ์” Dvali จาก Ludwig-Maximilians-Universität ในมิวนิก ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าว “นี่ช่างน่าทึ่งและมหัศจรรย์อย่างยิ่ง” แต่ Dvali ตั้งข้อสังเกตว่าประเภทของมิติพิเศษที่เขาเสนอในปี 2543 นั้นไม่น่าจะเป็นไปได้สำหรับเครื่องชั่งเหล่านี้ “ฉันจะบอกว่ามีข้อจำกัดอย่างมากในการรั่วไหลที่มาจากจักรวาลวิทยา” ไม่ว่าเราจะมองออกไปในอวกาศไกลแค่ไหน จักรวาลก็ดูเหมือนจะเป็นไปตามกฎแรงโน้มถ่วงปกติในสามมิติ สำหรับตอนนี้มิติของพื้นที่ยังคงเรียบง่ายเหมือน 1, 2, 3
การทดลองอื่นๆ อีกสามรายการเพิ่งเกิดขึ้นว่างเปล่าเช่นกัน การทดลอง Majorana Demonstrator ซึ่งตั้งอยู่ที่ Sanford Underground Research Facility ใน Lead, SD ซึ่งมองหาการสลายตัวของเจอร์เมเนียมด้วยรายงานว่าไม่มีหลักฐานการสลายตัวของนิวทริโนเลสแบบดับเบิ้ลบีตาในกระดาษที่ได้รับการยอมรับในPhysical Review Letters ในขณะเดียวกัน EXO-200 ซึ่งตั้งอยู่ในโรงงาน Waste Isolation Pilot Plant ใต้ดินในแหล่งเกลือใกล้เมือง Carlsbad รัฐนิวเม็กซิโกรายงานว่าไม่มีร่องรอยการสลายตัวในซีนอน-136 ในบทความที่ตีพิมพ์ในจดหมายทบทวน ทางกายภาพเมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์
ในทำนองเดียวกันไม่มีหลักฐานการเสื่อมสลายในการทดลอง CUOREในผลลัพธ์ที่รายงานในเอกสารที่ได้รับการยอมรับในPhysical Review Letters ประกอบด้วยคริสตัลที่มีเทลลูเรียม-130 และ CUORE ตั้งอยู่ในห้องทดลองใต้ดิน Gran Sasso
การค้นหาที่ละเอียดอ่อนที่สุดจนถึงตอนนี้มาจากการทดลองการสลายตัวของนิวทริโนเลสแบบไร้นิวทริโนของ KamLAND-Zen ซึ่งตั้งอยู่ในเหมืองในเมืองฮิดะ ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งพบว่าครึ่งชีวิตนานกว่า 100 ล้านล้านล้านปีสำหรับการสลายตัวของซีนอน-136 ดับเบิ้ลบีตาแบบไม่มีนิวตริโน เว็บตรง
