Nuestro universo puede tener una quinta dimensión

Nuestro universo puede tener una quinta dimensión
Nuestro universo puede tener una quinta dimensión
Anonim

En 1905, Albert Einstein demostró en su teoría especial de la relatividad que el espacio está íntimamente relacionado con el tiempo a través del límite cósmico de la velocidad de la luz, y por tanto, estrictamente hablando, vivimos en un universo con cuatro dimensiones de espacio-tiempo.

Sin embargo, para propósitos cotidianos, representamos el universo en tres dimensiones del espacio (norte-sur, este-oeste, arriba-abajo) y una dimensión del tiempo (pasado-futuro). En este caso, la quinta dimensión será una dimensión adicional del espacio.

Tal medida fue propuesta de forma independiente por los físicos Oscar Klein y Theodor Kaluza en la década de 1920. Se inspiraron en la teoría de la gravedad de Einstein, que mostraba que la masa dobla el espacio-tiempo en cuatro dimensiones.

Dado que no podemos percibir cuatro dimensiones, atribuimos el movimiento en presencia de un cuerpo masivo como un planeta a la "fuerza" de la gravedad.

¿Podría otra fuerza conocida en ese momento (fuerza electromagnética) explicarse por la curvatura de la dimensión extra del espacio? Kaluza y Klein descubrieron que esto era posible.

Pero dado que la fuerza electromagnética es 1040 veces más fuerte que la gravedad, la curvatura de la dimensión extra tendría que ser tan grande que estaría enrollada en un anillo diminuto mucho más pequeño que un átomo, y sería imposible notarlo.

Cuando una partícula, como un electrón, viaja en el espacio invisible para nosotros, girará alrededor de la quinta dimensión, como un hámster en una rueda.

La teoría de cinco dimensiones de Kaluza y Klein sufrió un duro golpe como resultado del descubrimiento de dos fuerzas fundamentales más que actúan en la región del núcleo atómico: interacciones nucleares fuertes y débiles.

Pero la idea de que las dimensiones adicionales explican las fuerzas fue revivida medio siglo después por los defensores de la "teoría de cuerdas", que ve los bloques de construcción fundamentales del universo no como partículas, sino como diminutas "cadenas" de masa-energía. Para imitar las cuatro fuerzas, las cuerdas vibran en un espacio-tiempo de 10 dimensiones, con las seis dimensiones enrolladas en un tamaño mucho más pequeño que un átomo.

La teoría de cuerdas dio lugar a la idea de que nuestro universo podría ser una isla tridimensional o "brana" (un hipotético objeto físico multidimensional fundamental menor que la dimensión del espacio en el que se encuentra) flotando en un espacio-tiempo de 10 dimensiones.

Esto abrió una oportunidad intrigante para explicar por qué la gravedad es tan débil en comparación con las otras tres fuerzas fundamentales. Si bien las fuerzas están unidas a la brana, la idea es que la gravedad se filtre en seis dimensiones espaciales adicionales, debilitando en gran medida su fuerza en la brana.

Hay una forma de obtener una quinta dimensión más grande que está curvada de tal manera que no podemos verla, y esto fue propuesto por los físicos Lisa Randall y Raman Sundram en 1999. Una dimensión espacial adicional podría incluso explicar uno de los grandes misterios cósmicos: la identidad de la "materia oscura", materia invisible que parece superar a las estrellas y galaxias visibles en un factor de seis.

En 2021, un grupo de físicos de la Universidad Johannes Gutenberg en Mainz, Alemania, sugirió que la gravedad de partículas hasta ahora desconocidas que se propagan en la quinta dimensión latente podría manifestarse en nuestro universo de cuatro dimensiones como gravedad adicional, que actualmente atribuimos a la materia oscura..

Vale la pena señalar que no hay escasez de posibles candidatos para la materia oscura, incluidas las partículas subatómicas conocidas como axiones, los agujeros negros y la materia del tiempo atrasado del futuro.

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