Ekstra boyutlar gravitonlar ve küçük kara delikler
Yerçekimi neden diğer temel kuvvetlerden daha zayıf? Küçük bir buzdolabı mıknatısı, Dünya gezegeni tarafından uygulanan çekim kuvvetinden daha büyük bir elektromanyetik kuvvet oluşturmak için yeterlidir. Bir olasılık, yer çekiminin tam etkisini hissetmememizdir, çünkü bunun bir kısmı ekstra boyutlara yayılır. Bilim kurgu gibi görünse de, eğer ekstra boyutlar varsa, evrenin neden beklenenden daha hızlı büyüdüğünü ve yerçekiminin neden diğer doğa güçlerinden daha zayıf olduğunu açıklayabilirler.
Ölçek meselesi
Günlük yaşamımızda, üç uzamsal boyut ve zamanın dördüncü bir boyutunu yaşıyoruz. Daha fazlası nasıl olabilir? Einstein’ın genel görelilik teorisi bize alanın genişleyebileceğini, daralabileceğini ve bükülebileceğini söylüyor. Şimdi eğer bir boyut bir atomdan daha küçük bir boyuta küçülecek olsaydı, bizim görüşümüzden gizlenirdi. Ancak, yeterince küçük bir ölçekte bakabilirsek, bu gizli boyut yeniden görünebilir. Cambaz ipinde yürüyen bir insan düşünün. Sadece geriye ve ileriye doğru hareket edebilir; ama sol ve sağ, ne de yukarı ve aşağı değil, bu yüzden sadece bir boyut görüyor. Çok daha küçük bir ölçekte yaşayan karıncalar, ip cambazına ekstra bir boyut gibi görünen kablo etrafında hareket edebilir.
Ekstra boyutları nasıl test edebiliriz? Bir seçenek, yalnızca ekstra boyutlar gerçek olduğunda var olabilecek parçacıkların kanıtını bulmak olacaktır. Ekstra boyutlar öneren teoriler, atomların düşük enerjili toprak durumuna ve uyarılmış yüksek enerji durumlarına sahip olması gibi, standart parçacıkların diğer boyutlarda daha ağır versiyonlarının olacağını öngörmektedir. Kaluza-Klein eyaleti adı verilen bu daha ağır parçacık versiyonları standart parçacıklarla tamamen aynı özelliklere sahipti (ve böylece dedektörlerimiz tarafından görülebilir) ancak daha büyük bir kütleye sahip olacaktı. Eğer CMS veya ATLASÖrneğin, 100 kat daha büyük bir kütleye sahip olan Z veya W benzeri bir parçacık (elektroleak kuvvetinin taşıyıcıları olan Z ve W kolları) 100 kat daha büyükse, bu, ekstra boyutların varlığına işaret edebilir. Bu ağır parçacıklar ancak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) tarafından erişilen yüksek enerjilerde ortaya çıkarılabilir .
Küçük bir yerçekimi mi?
Bazı teorisyenler, “graviton” olarak adlandırılan bir parçacığın, fotonun elektromanyetik kuvvet ile ilişkilendirildiği şekilde yerçekimi ile ilişkili olduğunu öne sürmektedir. Gravitonlar varsa, bunları LHC’de oluşturmak mümkün olmalıdır, ancak bunlar hızla ekstra boyutlara kaybolacaklardır. Parçacık hızlandırıcılarındaki çarpışmalar her zaman her yöne uçan parçacıklarla – havai fişekler gibi – dengeli olaylar yaratır. Graviton dedektörlerimizden kaçabilir ve olayda momentum ve enerji dengesizliği olarak gördüğümüz boş bir alan bırakır. Başka bir boyuta kaçan bir graviton olup olmadığını anlamak için eksik nesnenin özelliklerini dikkatlice incelememiz gerekir. Olaylarda eksik enerji aramak için bu yöntem aynı zamanda karanlık madde veya süpersimetrik parçacıkları aramak için de kullanılır.
Mikroskobik kara delikler
Ekstra boyutları ortaya çıkarmanın bir başka yolu da “ mikroskobik kara deliklerin ” üretilmesi olabilir . Tam olarak tespit edeceğimiz şey, ekstra boyutların sayısına, kara deliğin kütlesine, boyutların boyutuna ve kara deliğin gerçekleştiği enerjiye bağlı olacaktır. LHC’nin yarattığı çarpışmalarda mikro kara delikler ortaya çıkarsa, yaklaşık 10 -27 saniye içinde hızla parçalanırlar . Dedektörlerimizde kolayca tespit edebileceğimiz sıra dışı sayıda iz içeren olaylar yaratarak Standart Model veya süpersimetrik parçacıklara dönüşürler . Bu konulardan herhangi biri hakkında daha fazla bilgi edinmek henüz bilinmeyen olanaklara kapı açacaktır.