Έξοδος από το σκοτάδι
Μέρος 2ο

Άρθρο του Georgi Dvali από την ιστοσελίδα Sciam.com, Απρίλιος 2004

1o, 2ο, 3ο

Ακόμα κι έτσι όμως, τα βαρυτόνια δεν είναι τελείως ελεύθερα να πηγαίνουν όπου θέλουν. Καθώς εκπέμπονται από τα άστρα και τα άλλα αντικείμενα επί της μεμβράνης, μπορούν να διαφύγουν στις επιπλέον διαστάσεις, αλλά μόνον όταν ταξιδέψουν σε μια κρίσιμη απόσταση και πέρα. 

Τα βαρυτόνια συμπεριφέρονται όπως ο ήχος σε ένα μεταλλικό φύλο. Αν χτυπήσουμε το φύλο με ένα σφυρί παράγεται ένα ηχητικό κύμα, το οποίο διαδίδεται πάνω στην επιφάνεια του φύλου. Αλλά η διάδοση του ήχου δεν είναι ακριβώς δισδιάστατη. Μέρος της ενέργειας χάνεται στον περιβάλλοντα αέρα. Κοντά στη θέση που χτυπήσαμε με το σφυρί, η απώλεια αυτή της ενέργειας είναι αμελητέα. Πιο μακριά όμως γίνεται σημαντική. 

Αυτή η διαρροή έχει ένα σημαντικό αποτέλεσμα στη βαρυτική δύναμη μεταξύ αντικειμένων που απέχουν περισσότερο από την κρίσιμη απόσταση. Τα εικονικά βαρυτόνια εξερευνούν κάθε δυνατή πορεία μεταξύ των αντικειμένων, και η διαρροή ανοίγει ένα τεράστιο αριθμό διαδρομών στις επιπλέον διαστάσεις, πράγμα που φέρνει  αλλαγή στο νόμο της βαρύτητας όπως εξηγήθηκε παραπάνω.Τα πραγματικά βαρυτόνια που δραπετεύουν μακριά από την βράνη, απλά χάνονται για πάντα, και για μας που παραμένουμε κολλημένοι πάνω στη βράνη, μοιάζει σαν να εξαφανίστηκαν τα βαρυτόνια αυτά. 

Οι επιπλέον διαστάσεις αποκαλύπτονται επίσης στις πολύ μικρές κλίμακες αποστάσεων, όπως ακριβώς συμβαίνει και με τις συμπαγείς διαστάσεις της θεωρίας χορδών και με το σενάριο Randall-Sundrum. Στις ενδιάμεσες αποστάσεις - μεγαλύτερες από τα μεγέθη των χορδών αλλά μικρότερες από την απόσταση διαρροής - τα βαρυτόνια είναι 3-διάστατα και υπακούουν πιστά στο νόμο της βαρύτητας όπως τον γνωρίζουμε. 

Το κλειδί στο σενάριο αυτό είναι η ίδια η βράνη. Είναι από μόνη της ένα υλικό αντικείμενο, και η βαρύτητα διαδίδεται επάνω σ' αυτήν με διαφορετικό τρόπο απ' ότι στον χώρο των άλλων διαστάσεων που την περιβάλλει. Ο λόγος είναι ότι τα συνηθισμένα σωματίδια όπως το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο μπορούν να υπάρχουν μόνο πάνω στη βράνη. Ακόμη και μια φαινομενικά άδεια βράνη περιέχει μια υποκείμενη μάζα από εικονικά ηλεκτρόνια, πρωτόνια, και άλλα σωματίδια τα οποία συνεχώς δημιουργούνται και καταστρέφονται με τις κβαντικές διακυμάνσεις. Αυτά τα σωματίδια και γεννούν και αντιδρούν στη βαρύτητα. Ο χώρος γύρω από τη βράνη, αντίθετα είναι πραγματικά άδειος. Τα βαρυτόνια μπορούν να ταξιδέψουν σ' αυτόν αλλά δεν βρίσκουν εκεί κάτι για να αλληλεπιδράσουν μαζί του.

ΟΙ ΒΡΑΝΕΣ ΔΕΝ ΑΦΗΝΟΥΝ ΤΑ ΣΥΝΗΘΙΣΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΑ ΝΑ ΔΙΑΦΥΓΟΥΝ

Δυστυχώς ακόμα και αν υπάρχουν οι νέες διαστάσεις, οι άνθρωποι δεν θα μπορέσουν να εισέλθουν σ' αυτές. Τα σωμάτια από τα οποία αποτελούνται τα σώματά μας, - ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια - είναι ταλαντώσεις χορδών με ανοικτά άκρα, οι οποίες παραμένουν προσκολλημένες  στην βράνη που αποτελεί τον κόσμο μας. Τα βαρυτόνια είναι ταλαντώσεις χορδών με κλειστά άκρα, τα οποία μπορούν να ξεφύγουν από την βράνη του κόσμου μας. 

Κάτι ανάλογο είναι ένα διηλεκτρικό υλικό, όπως το πλαστικό, το κεραμικό ή και το καθαρό νερό. Το υλικό αυτό αντίθετα με το κενό, περιέχει ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια τα οποία αποκρίνονται στην επίδραση ηλεκτρικού πεδίου. Αν και τα ηλεκτρικά φορτισμένα αυτά σωματίδια δεν μπορούν να διασχίσουν το διηλεκτρικό υλικό, μπορούν να ανακατανεμηθούν εντός αυτού. Αν εφαρμόσουμε ένα ηλεκτρικό πεδίο, το υλικό πολώνεται ηλεκτρικά. Αυτό π.χ. στο νερό σημαίνει ότι τα μόριά του περιστρέφονται κατά τέτοιο τρόπο ώστετα θετικά τους άκρα (τα δύο άτομα υδρογόνου) να δείχνουν προς μια κατεύθυνση, και τα αρνητικά άκρα (τα άτομα οξυγόνου) να δείχνουν προς την αντίθετη. Στο χλωριούχο νάτριο, τα θετικά ιόντα νατρίου και τα αρνητικά του χλωρίου ξεχωρίζουν απομακρυνόμενα λίγο μεταξύ τους. 

Τα ανακατανεμημένα φορτία δημιουργούν ένα δικό τους ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο εν μέρει εξουδετερώνει το εξωτερικό πεδίο. Ένα διηλεκτρικό μπορεί συνεπώς να επηρεάσει τη διάδοση των φωτονίων τα οποία δεν είναι τίποτα άλλο από ταλαντούμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία Τα φωτόνια εισχωρούν σ' ένα διηλεκτρικό, το πολώνουν και στη συνέχεια εξουδετερώνονται εν μέρει. Για να συμβούν τα φαινόμενα αυτά, πρέπει τα φωτόνια να έχουν μήκη κύματος σε μια συγκεκριμένη περιοχή τιμών. Τα μεγάλου μήκους κύματος (μικρής ορμής) φωτόνια είναι πολύ αδύναμα για να πολώσουν ένα διηλεκτρικό, και τα μικρού μήκους κύματος (υψηλής ορμής) ταλαντώνονται πολύ γρήγορα για να προλάβουν να αποκριθούν τα φορτισμένα σωμάτια. Για το λόγο αυτό το νερό είναι διαφανές στα ραδιοφωνικά μήκη κύματος τα οποία έχουν μεγάλο μήκος κύματος, και στο ορατό φως το οποίο έχει μικρό μήκος κύματος, αλλά είναι αδιαφανές στα μικροκύματα (με μεσαία μήκη κύματος). Οι φούρνοι των μικροκυμάτων στηρίζονται ακριβώς στο φαινόμενο αυτό. 

Παρόμοια οι κβαντικές διακυμάνσεις μετατρέπουν τη βράνη σε ένα ανάλογο ενός διηλεκτρικού. Είναι σα να γεμίζει η βράνη με ζεύγη εικονικών σωματιδίων με θετική και αρνητική ενέργεια. Αν εφαρμόσουμε υποθετικά ένα εξωτερικό βαρυτικό πεδίο, η βράνη πολώνεται βαρυτικά. Τα σωματίδια αρνητικής ενέργειας απομακρύνονται λίγο από τα σωματίδια θετικής ενέργειας. Ένα βαρυτόνιο, που αντιστοιχεί σε ένα ταλαντωνόμενο βαρυτικό πεδίο, μπορεί επίσης να πολώσει τη βράνη και στη συνέχεια η πόλωση αυτή να εξουδετερώσει τη δράση του, αν το μήκος κύματός του βρίσκεται μέσα σε κάποια όρια. Υπολογίσαμε ότι τα όρια αυτά είναι μεταξύ 0,1 mm (ή λιγότερο, ανάλογα με τον αριθμό των επιπλέον διαστάσεων) και 10 δισ. έτη φωτός!

Η εξουδετέρωση αυτή επηρεάζει μόνο τα βαρυτόνια που ταξιδεύουν προς και από τη βράνη. Τα βαρυτόνια όπως και τα φωτόνια, είναι εγκάρσια κύματα: ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσής τους. Ένα βαρυτόνιο που εισέρχεται ή εξέρχεται από τη βράνη, τείνει να μετατοπίσει τα σωμάτια παράλληλα στην επιφάνεια της βράνης, μια διεύθυνση στην οποία τα σωματίδια της βράνης μπορούν πράγματι να κινηθούν. έτσι τα βαρυτόνια αυτά μπορούν πράγματι να πολώσουν τη βράνη και να εξουδετερωθούν από την πόλωση αυτή. τα βαρυτόνια όμως που κινούνται παράλληλα προς την βράνη, προσπαθούν να ωθήσουν τα σωμάτια έξω από τη βράνη, μια διεύθυνση στην οποία αυτά δεν μπορούν να κινηθούν. Τα βαρυτόνια αυτά λοιπόν δεν μπορούν να πολώσουν την βράνη. Κινούνται χωρίς να αισθανθούν την παραμικρή αντίσταση. Στη πράξη τα πιο πολλά βαρυτόνια βρίσκονται μεταξύ αυτών των δύο άκρων. Ταξιδεύουν στο χώρο σε τυχαίες γωνίες ως προς την βράνη, και μπορούν να καλύψουν δισεκατομμύρια έτη φωτός πριν να εξουδετερωθούν.

Η ΠΟΛΩΜΕΝΗ ΒΡΑΝΗ

Τα βαρυτόνια δεν έχουν ανεμπόδιστη ελευθερία να περιφέρονται στις επιπλέον διαστάσεις. Το 3-διάστατο Σύμπαν μας (μια βράνη) είναι γεμάτο με εικονικά σωματίδια, τα οποία γεννιούνται και εξαφανίζονται ακατάπαυστα. Ένας τρόπος για να καταλάβουμε την επίδρασή τους στα βαρυτόνια είναι να τα σκεφτούμε σαν ζεύγη. Το ένα σωμάτιο σε κάθε ζεύγος, φέρει θετική ενέργεια (μπλε), και το άλλο αρνητική ενέργεια (κόκκινο). Τέτοια ζεύγη μπορούν να εμποδίσουν τα βαρυτόνια να εισέρχονται ή να εξέρχονται από την βράνη. 
α. Χωρίς βαρυτόνια. Αν δεν υπάρχουν βαρυτόνια, τα εικονικά σωματίδια είναι τυχαία προσανατολισμένα και δεν οδηγούν σε βαρυτική δύναμη. 
 β. Κάθετο βαρυτόνιο. Όταν ένα βαρυτόνιο κινείται προς ή από μια βράνη, ευθυγραμμίζει ή πολώνει τα εικονικά σωματίδια. Τα πολωμένα εικονικά σωματίδια γεννούν μια βαρυτική δύναμη, η οποία αντιτίθεται στην κίνηση του βαρυτονίου. 
γ. Παράλληλο βαρυτόνιο. Όταν ένα βαρυτόνιο κινείται κατά μήκος της βράνης, δεν έχει καμιά επίδραση στα εικονικά σωματίδια, διότι η δύναμη που ασκεί δρα σε ορθή γωνία προς την βράνη. Τα εικονικά σωματίδια με τη σειρά τους δεν εμποδίζουν το βαρυτόνιο. 

1o, 2ο, 3ο

HomeHomeHome