重力波能讓我們看見其他維度的存在?

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與其他基本力相比,物理學家一直想知道為什麼重力如此微弱。這可能是因為有一些重力滲漏到我們所經歷的三度太空之外的額外維度。

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但要偵測出額外的維度是一項挑戰。任何額外維度的存在都必須是非常的小,以避免對日常生活造成明顯的影響。

由於重力很可能佔據所有存在的維度,因此它的波是一種非常有希望的方式,來偵測超過我們所知道的任何維度。

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德國波茨坦(Potsdam)馬克斯‧普朗克重力物理學研究所(Max Planck Institute for Gravitational Physics)的Gustavo Lucena Gómez說:「如果宇宙中有額外的維度,那麼重力波可以沿著任何維度走,甚至是額外的維度。」

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Lucena Gómez和他的同事David Andriot開始計算額外維度如何潛在影響我們能夠觀察到的重力波。他們發現到兩個特殊的影響:高頻下的額外波,以及重力波拉伸太空的改變。

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當重力波傳播通過一個微小的額外維度時,這個團隊發現,他們應該隨著有規律的分佈,產生一個帶有高頻的額外重力波「塔(tower)」。

但目前的觀測站無法偵測到那樣高的頻率,所以當這些額外的波可能無處不在時,它們很難被發現。

額外維度的第2個影響可能更可以偵測得到,因為它修改我們觀察的「正常」重力波,而不是添加額外的訊號。

Lucena Gómez說:「如果宇宙有額外的維度,會以不同的方式來拉長或縮小時空,而標準重力波從未這樣做。」

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當重力波漣漪穿越宇宙時,它們以非常特定的方式來伸展和擠壓太空,就像在拉橡皮圈:由橡皮圈形成的橢圓形在一端變得更長,而另一端更短,然後在釋放它時 回到原來的形狀。

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但額外維度增加了重力波的太空形狀轉換的另一種方式,稱為呼吸模式(breathing mode)。就像呼吸的肺一樣,當重力波通過時,除了伸展和擠壓之外,太空還會膨脹和收縮。

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法國巴黎綜合理工學院(École Polytechnique)的Emilian Dudas說:「重力波可能是尋找額外維度的新轉折。」

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「語音合成由賽微科技提供」

來源:New Scientist