« Quand je vraiment commencé à faire de la physique, donc il y a un moment, toutes les pensées deviennent claires, vous verrez quelque chose de jamais été trouvé chez les gens. Sentiment fantastique. »

- Lisa Randall

il y a 66 millions d'années, un déchaînement de terreur dans l'histoire de la plus bête gigantesque sur la planète - tyrannosaure. Ils hauteur de plus de 3,5 mètres, 12,3 mètres de long et pèse 14 tonnes, occupent fermement la domination du monde des dinosaures. Cependant, peu importe la puissance incroyable qu'une fois que le roi, en face des forces de la nature, est si petite, il n'y a pas de confrontation avec les qualifications.

A cette époque, une largeur de 10 kilomètres de la journée des objets étrangers a frappé directement la surface de la Terre, d'un seul coup détruit les dinosaures régnaient sur la terre, et 75 pour cent des espèces contemporaines. Cette catastrophe dévastatrice est susceptible d'être un invité non invité que l'orbite de Neptune aussi de la nébuleuse lointaine comète de Oort. Mais exactement pourquoi cette comète sera perturbée dans leurs orbites stables, de sorte à venir vers la Terre et « assassiner » des dinosaures, personne ne peut donner une réponse définitive.

partager des histoires Lisa Randall sur la matière sombre, les dinosaures et cinquième dimensions Tencent WE Assemblée. | Source: Tencent WE Assemblée

Parmi les « détective » dans Lisa Randall (Lisa Randall) verrouillé un plus intéressant "suspect". Nous savons que la Terre et le Soleil ne sont pas fixes, ils centrent autour du mouvement de la galaxie. Lorsque le système solaire au niveau du plan médian à travers la galaxie, il rencontre un suspect - dark Matter Disque en, ce sont ces matières sombres changé l'orbite des corps célestes dans le bord du système solaire, ce qui a conduit à cet événement catastrophique.

Nous ne savons pas cette conjecture est correcte, nous ne savons même pas ce que la matière sombre. Mais ce qui est certain est que cet épisode ne provient pas d'une science-fiction, mais est appelé par le monde après Landauer l'un des plus grand nombre de physiciens théoriques proposés réfléchis. En tant que professeur titulaire à l'Université de Harvard, Randall est une véritable collection de talents et de la beauté dans l'un des scientifiques. 4 novembre 2018, Randall et Kip Thorne, qui se sont réunis à l'Assemblée générale, nous Tencent, partager des histoires au sujet des dimensions supplémentaires et la matière noire avec nous.

dark Matter

Alors, quelle est la matière noire? L'un des plus courte réponse est: Je ne sais pas. Il y a beaucoup de scientifiques dans l'espace par le détecteur de particules à haute énergie, enfouis dans les détecteurs souterrains, ainsi que collisionneur de particules pour trouver des traces de matière noire, n'a pas encore trouvé des indices dans le monde. des moyens optiques communs est incapable de les trouver, parce qu'ils n'émettent de la lumière, il ne reflète pas, ni absorber la lumière.

composantes de l'univers: la matière noire est d'environ 26,8%, soit environ 68,3% d'énergie sombre, et nous sommes familiers avec la matière ordinaire (comme les planètes, les étoiles, etc.) ne représentaient que 4,9%. | Source: ESA / Planck

Si nous ne les trouvons pas, et comment déterminer leur présence il? Parce qu'il ya de nombreuses observations astronomiques peuvent être expliqués qu'en présence de matière noire. Par exemple, à partir de courbe de rotation Galaxy Nous constatons que la vitesse de déplacement des étoiles et de gaz dans la périphérie de la galaxie trop vite, s'il n'y a pas de matière noire offrent un attrait supplémentaire, la galaxie a été désagrège longtemps. Autre exemple, lorsque la lumière passe de galaxies lointaines plus proches de nous, selon la relativité générale proposée par Einstein, la lumière sera pliée. À partir du degré de courbure de la lumière, nous pouvons calculer la masse des amas de galaxies, de nombreuses observations suggèrent que seule une grande quantité de matière noire dans les galaxies peuvent expliquer le degré de flexion.

lorsque deux collision de cluster quand un groupe plus grand, chaleurs de gaz en grappes et libère une grande quantité de rayonnement de rayons X (rose). La science Méthode lentille gravitationnelle, pour détecter indirectement la matière sombre en grappes (bleu), ils passent par groupe sans entrave, car il n'y a pas de collision ou d'une interaction. | Source: NASA / CXC / CFA / M.Markevitch et al.

Dans l'évolution de l'univers, la matière noire est également cruciale pour la formation de la structure à grande échelle. Nous avons donc beaucoup de raisons de croire que la matière noire existe, mais il faut aussi avoir assez de patience pour trouver, Uncover leur vrai visage.

autour du halo de matière sombre de la Voie Lactée (Dark Matter Halo), fournissant une source supplémentaire de gravité. | Source: ESA

Retour à la question que nous avons posée au début, la matière noire vraiment assassiné encore dinosaure? Les astronomes pensent que la Voie lactée était un énorme, lisse et matière noire diffuse pris de vertige (Halo) entouré. Qui a causé l'extinction des dinosaures distribution de la matière sombre dans l'univers est très différent de la plupart de la matière noire. Ce type de matière sombre halo de matière noire reste intacte, ce qui les rend d'interaction unique droit est condensé dans un disque plan médian de la galaxie. La formation d'un disque mince de densité de matière noire peut être très élevé, de sorte que lorsque le système solaire par l'orbite du soleil conduira par oscillation dans notre galaxie à l'époque, si l'influence gravitationnelle du disque de matière noire sera particulièrement forte.

soleil à travers le plan galactique, le mouvement vertical sera périodique. | Source: GARY Pikovsky

Suffisamment puissant pour la gravité du changement au bord du système solaire, les comètes et la gravité du soleil est trop faible comète ne peut pas être sur la bonne voie. De la comète en orbite ou être expulsé du système solaire, ou fait irruption dans le système solaire interne, qui a une grande chance de frapper la Terre, provoquant une extinction massive sur Terre.

Terre a connu cinq extinctions de masse. Chacune de l'extinction qui a la destruction, mais aussi apporté une nouvelle vitalité. Nous ne pouvons pas répondre à des questions comme: «S'il y a eu un dinosaure, alors les dirigeants de la terre aujourd'hui encore humaine? » Questions. Si Randall a raison, nous devrions peut-être remercier l'obscurité la matière, de sorte que nous avons aujourd'hui la possibilité de survivre sur ce « point bleu pâle », remettant en question les mystères de l'univers, à la recherche de ceux monde invisible.

dimensions supplémentaires

Je ne vois pas la matière noire n'est pas la seule chose. Si quelque chose de trop petit, donc nous ne pouvons pas voir. Par exemple, nous ne voyons pas des molécules, des atomes, des électrons, quarks, mais l'équipement de plus en plus sophistiqué nous permet d'explorer le monde à ces échelles. Et si à plus petite échelle il? Par exemple, à la longueur de Planck, on peut voir par la accord Constituer le monde? Ou pour voir les dimensions supplémentaires que nous avons cherché la?

Sur un être humain à l'échelle plus large possible (zone blanche) sonder l'univers, mais de nombreuses dimensions de la physique théorique moderne a été pris en compte au-delà de la plage (gris). | Source: Tynan DeBold / Quanta Magazine

Nous sommes très familiers avec leur monde en trois dimensions de la vie, de haut en bas, à gauche et à droite, en arrière, mais vraiment seulement un univers en trois dimensions il? Il semble y avoir aucune raison d'être en mesure de nier l'existence de dimensions supplémentaires. Si l'on suppose qu'il ya une dimension supérieure, on peut imaginer ce genre de monde? Maintenant, nous allons déposer ce une dimension, imaginez que nous sommes des créatures à deux dimensions, ont été introduits dans un monde en trois dimensions. Si l'on observe une sphère en trois dimensions verticalement à travers le monde en deux dimensions, ce que nous allons voir? Nous voyons les différentes tailles fendent, d'abord agrandir lentement, puis progressivement réduite.

monde en deux dimensions de la vie pour voir agrandir en trois dimensions de la sphère est encore réduite. | Source: Pany / NPI

Par cette analogie, si l'on peut imaginer une super sphère à quatre dimensions à travers notre univers en trois dimensions, nous pouvons en déduire hypersphère dans notre univers devrait ressembler à une série de grandes et étroite sphère en trois dimensions. En plus de la tranche, imaginer, comprenant en outre une saillie de dimension supplémentaire, des hologrammes et similaires.

Bien sûr, la meilleure façon d'étudier fait mathématique de grande dimension, au lieu de l'image. Après la théorie de la relativité générale d'Einstein, Theodor Kaluza En 1919, quand, pour unifier la gravité et l'électromagnétisme, les dimensions du temps et de l'espace élargi de quatre à cinq dimensions. Einstein apparemment obsédé par l'idée, mais il était perplexe où cette dimension supplémentaire? Comment est-il différent des autres en trois dimensions?

dimension supplémentaire à chaque point dans l'espace-temps est une boucle. | Source: WGBH / NOVA

Jusqu'en 1926, le physicien suédois Oskar Klein Il donne la réponse. Peut-être parce qu'il pensait que la quatrième dimension de l'espace est trop petit. Ceci est bien compris, imaginez une paille. De loin, la paille est la ligne unidimensionnelle, mais juste assez près pour observer le trouverez est en fait des tubes. Klein estime que la dimension supplémentaire serait recroquevillé dans un petit cercle invisible, l'échelle est 10-33 cm. Cette échelle est trop petite, de sorte que les expériences ne peuvent actuellement explorer directement son existence.

En 1999, Randall a trouvé une nouvelle façon de cacher des dimensions supplémentaires, cette théorie est développée sur la base de la théorie des cordes, appelée la théorie du cinéma. La théorie suppose que la gravité serait étendue à des dimensions supplémentaires, et les humains, les planètes, les étoiles et toutes les choses que nous pensons, seront réunis dans un film. la théorie du film nous dit que de petites dimensions supplémentaires ne sont pas la seule option, il est également possible d'étendre à l'infini, mais toujours être en mesure de se cacher.

Si nous vivons dans une des membranes de grande dimension en suspension dans le temps et l'espace, donc s'il y aura d'autres films qui seront suspendus? La réponse est oui, mais nous ne savons pas qu'il y aura quelques ou plusieurs films. Lorsque plus d'un film quand il est entré dans le multivers.

la théorie du film peut résoudre un problème majeur en physique: Pourquoi par rapport aux trois autres forces fondamentales (électromagnétisme, la force nucléaire forte, la force nucléaire faible), la gravité est si faible? Ce problème est connu des problèmes de qualité. Bien sûr, si vous êtes un passionné du conseil d'administration, vous pourriez penser que n'est pas faible ah la gravité de la Terre! Imaginez, cependant, parce que la planète entière agissent sur vous. Et malgré la gravité de la terre dure va tirer vers le bas un petit trombone, mais un petit aimant facilement capable de résister à la gravité de la terre, va ramasser un trombone. Dans le modèle standard de la physique, c'est un mystère, et la dimension supplémentaire fournit une explication possible.

la gravité et de la membrane de film faible. | Source: Pany / NPI

Nous voyons la figure ci-dessus deux membranes en présence de la géométrie courbe l'espace-temps, où un film gravitationnelle faible (film faible), une forte force d'attraction (film d'attraction), un autre film. Si nous vivions dans d'autres endroits autres que l'attrait du film, il sera très faible gravité. Tous, si nous vivons dans un film faible, le niveau de problème est une chose très naturelle.

KK particules de diagrammes de Feynman. | Source: Pany / NPI

Bien que sonne comme une idée folle, mais en fait cette théorie dans collisionneur haute énergie est en cours de vérification. Grand collisionneur de hadrons (LHC de) peut générer l'énergie appropriée pour trouver les résultats de cette théorie. Dans une autre dimension, il y a une condition connue comme particule KK (Kaluza-Klein) a. Ceci est une particule capable de propagation et de l'impulsion porte dimension supplémentaire, à notre avis que ce sont des particules lourdes, caractérisé par le spectre de masse supplémentaire détermine les dimensions de la forme et de taille. Bien que nous n'avons pas trouvé des traces de particules KK dans le LHC, mais il ne peut pas être exclue.

L'avenir, si le collisionneur prochaine génération de la Chine construit, alors il y a un avantage plus pour trouver ces particules étranges. Et Randall continuera d'explorer l'espace de grande dimension, la matière sombre et si ceux cachés dans les profondeurs du monde de l'univers.