Posted by დიდი ადრონული კოლაიდერი (დაკ), ადამიანის მიერ შექმნილი ყველაზე უფრო გრანდიოზული სამეცნიერო დანადგარია, თუმცა, მეცნიერები კიდევ უფრო მძლავრი კოლაიდერის შექმნაზე ფიქრობენ, რომლითაც კვანტური თეორიის ერთ-ერთი ფუნდამენტური ელემენტის – გრავიტონი, აღმოჩენა უნდა მოხდეს.
დაკ-ი, თავისი შთამბეჭდავი 27 კილომეტრიანი მიწისქვეშა ტუნელითა და ურთულესი აპარატურით, მუდმივ მსოფლიო რეკორდსემნად ვერ დარჩება. ჟენევის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა კოლაიდერის პროექტი განიხილეს, რომელიც იმდენად აღმატებული იქნება დაკ-ზე, როგორც ეს უკანასკნელია აღმატებული უკვე დახურულ ტევატრონზე. ახალ პროტონ-პროტონულ კოლაიდერში ნაწილაკების ჯამური სიმძლავრე 100 ტერაელექტრონვოლტი იქნება. მის ასაშენებლად კი 80-100 კილომეტრი სიგრძის ტუნელის გათხრა იქნება საჭირო (ისევ და ისევ ჟენევასთან ახლოს). პირველ ეტაპზე ამ ტუნელში ყველაზე უფრო მძლავრი ელექტრონ-პოზიტრონული კოლაიდერის განთავსებაა ნავარაუდევი, რომელშიც შესაჯახებელი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია 350-500 გიგაელექტრონვოლტი იქნება. მოგვიანებით კი პროტონული სუპერკოლაიდერი ამუშავდება, რომელიც ლეპტონების ამაჩქარებელთან ერთად იმუშავებს (რა არის ელექტრონვოლტი?).
ცხრაგანზომილებიანობის კარიბჭესთან
დაკ-ის საშუალებით ჰიგსის ბოზონის აღმოჩენა მოხერხდა, თუმცა, მენციერებაში მიკროსამყაროს შესახებ, გაცილებით სერიოზული თეთრი ლაქა არსებობს – ეს არის გრავიტაციული ურთიერთქმდების გადამტანი ნაწილაკი – გრავიტონი. ამ მხრივ ყველა იმედი ახალ სუპერკოლაიდერზეა დამყარებული: არ არის გამორიცხული, რომ ის ნაწილაკების ასეთი ენერგიებით შეჯახებისას ”გრავიტონურ ქვემეხად” გადაიქცეს – გრავიტონების წყაროდ.
ეს სცენარი რელობად მაშინ შეიძლება იქცეს, თუ ჩვენს სამყაროს ექსპერიმენტულად ჯერ არ აღმოჩენილი ფარული განზომილებები გააჩნია. ეს მოდელი, სრული სერიოზულობით, სიმების თეორიაში განიხილება. ყველაზე უფრო გავრცელებული ვერსიის მიხედვით, ჩვენი სამგანზომილებიანი სამყარო, მხოლოდ და მხოლოდ, ცხრაგანზომილებიანი სამყაროს ჩანართია (ე.წ. ბრანა). ექვსივე დამატებითი განზომილება კომპაქტურია და თავის თავშია ჩაკეტილი, გარკვეულ კრიტიკულ ზომამდე, რომლის დანახვა არც ჩვენს გრძნობის ორგანოებს შეუძლია და არც ზეზუსტ მოწყობილობას.
ამავდროულად, მიზიდულობის ძალა, ნიუტონის კანონის თანახმად, დაშორების კვადრატის პროპორციულად მხოლოდ სამგანზომილებიან სამყაროში იცვლება, ხოლო ყოველი ”ზედმეტი” განზომილება ამ მაჩვენებელზე ზემოქმედებს. სხვაობა დიდია, თუმცა ჩვენ მას ვერ ვამჩნევთ. რატომ? ველის კვანტური თეორიის თანახმად, მიზიდულობის ძალა გრავიტონების გაცვლით წარმოიქმნება. ნიუტონის კანონის პირდაპირი ექსპერიმენტული შემოწმება გაცილებით დიდ დისტანციებზე ხდება, ვიდრე კრიტიკული ზომაა. გრავიტონებს ასეთ დისტანციებზე რეალური გადაადგილება არა მთელს ცხრაგანზომილებიან სივრცეში შეუძლია, არამედ მხოლოდ მის სამგანზომილებიან კვეთში – როგორც ტალღის გამტარში მოძრავი ელექტრომაგნიტური ტალღები. ამიტომ ყველაფერი ისე ხდება, თითქოს დამატებითი განზომილებები არც არსებობს და ნიუტონის კანონიც მკაცრად სრულდება.
გიორგი დვალი,
მიუნჰენისა და ნიუიორკის უნივერსიტეტების პროფესორი:
”სუპერკოლაიდერების აშენების ერთ-ერთი მიზანი სწორედ რომ დამატებითი განზომილებების აღმოჩენაა. ახლადდაბადებული გრავიტონები ჩვენი სამგანზომილებიანი სამყაროს დატოვებას ისე სწრაფად მოახდენენ, რომ ვერანაირი დეტექოტორი ვერ შეძლებს ამის რეგისტრირებას. ენერგიის მუდმივობის კანონის დარღვევა კი სხვაგვარად მოხდება, არა ისე, როგორც ბნელი მატრიის ნაწილაკთა გაჩენისას. მაგალითად, პროტონების ენერგიის გაზრდისას სულ უფრო მეტი გრავიტონი გაჩნდება, ხოლო ენერგიის დეფიციტის დამზერადი ეფექტი მონოტონურად გაიზრდება. ამ დარღვევათა ანალიზით მოხერხდება გავიგოთ, რა აღმოვაჩინეთ – გრავიტონების გაჟონვა თუ ჩვეულებრივ მატერიასთან სუსტად ურთიერთქმედი ახალი ნაწილაკების გაჩენა”.
ბრძოლაში გამოცდა
ნიუტონის კანონის მართებულობა მხოლოდ მილიმეტრის მეათედამდე დისტანცისთვის არის საიმედოდ დამტკიცებული. ”ცხრაგანზომილებიანი” გრავიტაციული მუდმივა მისი ”სამგანზომილებიანი” სიდიდის მაჩვენებელზე რამდენიმე თავით მეტი იქნება და დამატებით განზომილებებში შესაჭრელად ახალი სუპერკოლაიდერის სიმძლავრეც სრულიად საკმარისი. ასეთ შემთხვევაში, ეს მანქანა სხვა განზომილებაში გადასული გრავიტონების წყაროდ გადაიქცევა, რომლებსაც შეჯახებული პროტონების ენერგიის ნაწილი თან მიაქვთ. ასეთნაირად დარღვეული ენერგიის მუდმივობის კანონის გამორჩევა ბნელი მატერიის ნაწილაკების გაჩენისგან კი საკმაოდ გამარტივდება.
აღსანიშნავია, რომ ბირთვული ფიზიკის შესწავლის გარიჟრაჟზეც იგივე სიტუაციას ჰქონდა ადგილი. ექსპერიმენტები გვიჩვენებდა, რომ არასტაბილური ბირთვების ბეტა-დაშლისას გამოტყორცნილი ელექტრონების კინეტიკური ენერგია ძალიან ფართო საზღვრებში მერყეობდა. გაჩნდა საფუძველი ვარაუდისა, რომ ეს ბირთვები ენერგიას დისკრეტულად, ერთნაირი პორციებით ჰკარგავდა. მაშინ, ყოველი კონკრეტული სახეობის ბეტა-დაშლა ერთნაირი ენერგიების ელექტრონების გენერირებას უნდა ახდენსდეს, ეს კი არ ხდებოდა. ანომალია კინაღამ ენერგიის მუდმივობის კანონის დარღვევას მიაწერეს, სანამ ვოლფგანგ პაული საუკეთესო ახსნას მოძებნიდა. მან ივარაუდა, რომ ბირთვიდან არა მარტო ელექტრონები, არამედ მსუბუქი, მუხტის არ მქონე ნაწილაკებიც ამოდიან და ენერგიის ნაწილი თან მიაქვთ. ასე აღმოაჩინეს ნეიტრინო. იქნებ, ახლა გრავიტონის დროც მოვიდა? (გრავიტაცული ტალღები პარალელურ სამყაროში არ იპარებიან).