Ötödik dimenziót keresnek magyar kutatók

A részecskéket nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumként kezelő részecskefizikai modell, a húrelmélet egyes teóriái szerint léteznek további dimenziók a négy ismert dimenzión – a tér három dimenzióján és az időn – kívül. 2008-tól a genfi Large Hadron Collider részecskegyorsítóval fogják vizsgálni e feltételezéseket. A KFKI RMKI kutatói, Barnaföldi Gergely Gábor és kollégái ezt nem várták meg: úgy gondolták, hogy ha létezik egy feltételezett ötödik dimenzió, annak kell, hogy legyen valamilyen nyoma az univerzumban, a nagy sűrűségű csillagok közelében.

Cygnetek és müonok

A tudósok a Hattyú csillagképben található Cygnus X-3 csillagrendszert vizsgálták, amelyben egy csillag kering egy neutroncsillag (legalább nyolc naptömegű csillag szupernóvarobbanásakor keletkezett, nagyon sűrű képződmény) körül. A Cygnus X-3 objektumai igen nagy gravitációnak vannak kitéve, ami az elméletek szerint az ötödik dimenzió létének alapfeltétele. A rendszerből nagy energiájú részecskék, úgynevezett cygnetek érkeznek a Földre, amik bolygónkhoz érve müonoká (az elektronnál nagyjából 200-szor nehezebb elemi részecske) bomlanak. Földalatti detektorokkal már 1981-ben észleltek a Cygnus X-3 felül érkező müonokat, de mindeddig rejtély volt, hogy a cygnetek miként juthatnak el idáig a 37 ezer fényévnyire levő rendszerből.

Egyes asztrofizikusok szerint a cygnetek egy kvarkcsillagból érkezhetnek (egy olyan feltételezett csillag, ami neutroncsillag összeomlásakor keletkezik): ha a csillag nagy számú úgynevezett furcsa kvarkkal rendelkezik, ezek sugározhatnak hosszú életű cygneteket. A probléma az, hogy ilyen sok furcsa kvark jelenlétekor a tudomány mai állása szerint a csillag fekete lyukká roppanna össze.

Belassult kvarkok

Barnaföldiék úgy vélik, a fenti modellben létrejöhet a szükséges stabilitás, ha feltételezünk egy apró gyűrűkbe rendeződő, az egész univerzumban jelenlevő ötödik dimenziót. Az elképzelés szerint a világegyetem legtöbb pontján ez a dimenzió nem befolyásolja az anyagot, de extrém gravitációs körülmények között néhány kvarktípust arra készteti, hogy furcsa kvarkként viselkedjen.

"Ha meg tudnánk figyelni ezeket a kvarkokat, azt látnánk, hogy lassabban mozognak a háromdimenziós térben, mert mozgásukkal párhuzamosan az extra dimenzió láthatatlan hurkait is be kell járniuk" – magyarázta a New Scientistnek a kutatócsoport egyik tagja, Lévai Péter.

A San Diegó-i Állami Egyetem asztrofizikusa, Fridolin Weber üdvözölte a magyarok elképzelését. "A Cygnus X-3 ideális hely azoknak, akik egy ötödik dimenziót akarnak keresni. Gyakorlatilag egy kozmikus részecskegyorsító" – nyilatkozta, de hozzátette, hogy több bizonyítékra van szükség a cygnetek eredetének megmagyarázásához. Barnaföldiék első kutatási eredményei az Astronomische Nachrichten nevű szaklapban jelennek meg.