Επιστήμονες κατάφεραν να «δουν» στην 4η διάσταση

Οι επιστήμονες κατάφεραν να δουν μια τέταρτη χωρική διάσταση αξιοποιώντας αυτό που είναι γνωστό ως quantum Hall effect, μια συγκεκριμένη μέθοδο περιορισμού και μέτρησης ηλεκτρονίων.

Δύο ομάδες επιστημόνων, έδειξαν ότι μια τέταρτη χωρική διάσταση θα μπορούσε να εκτείνεται πέρα ​​από τα όρια του πάνω και κάτω, αριστερά και δεξιά, προς τα εμπρός και προς τα πίσω.

Είμαστε συνηθισμένοι να υπάρχουμε σε τρεις χωρικές διαστάσεις με μια επιπλέον διάσταση χρόνου καθώς κινούμαστε εντός του Σύμπαντος, αλλά, συνδυάζοντας δύο ειδικά σχεδιασμένες 2D δομές, δύο ξεχωριστές ομάδες ερευνητών –μία στην Ευρώπη και μία στις ΗΠΑ– κατάφεραν να δουν μια τέταρτη χωρική διάσταση αξιοποιώντας αυτό που είναι γνωστό ως κβαντικό φαινόμενο Hall ( quantum Hall effect), μια συγκεκριμένη μέθοδο περιορισμού και μέτρησης ηλεκτρονίων.

«Φυσικά, δεν διαθέτουμε ένα 4D χωρικό σύστημα, αλλά μπορούμε να έχουμε πρόσβαση στην 4D φυσική του κβαντικού Hall χρησιμοποιώντας ένα λιγότερων διαστάσεων σύστημα, επειδή ένα σύστημα περισσότερων διαστάσεων κωδικοποιείται σε πολυπλοκότητα δομής», ένας ερευνητής στις ΗΠΑ, ο Mikael Rechtsman από το Penn State University, δήλωσε στο Gizmodo. Χάρις σε κάποιους μάλλον προηγμένους υπολογισμούς –ο οποίοι κέρδισαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2016– γνωρίζουμε ότι το κβαντικό φαινόμενο Hall υποδεικνύει την ύπαρξη μιας τέταρτης χωρικής διάστασης.

“Ίσως μπορούμε να βρούμε νέα φυσική σε τέσσερις διαστάσεις και στη συνέχεια να σχεδιάσουμε συσκευές με τις οποίες θα εκμεταλλευθούμε την φυσική της ανώτερης αυτής διάστασης, αποκομίζοντας οφέλη για τις χαμηλότερες διαστάσεις”.

Με άλλα λόγια, ακριβώς όπως ένα τρισδιάστατο αντικείμενο δημιουργεί μια δισδιάστατη σκιά, οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να παρατηρήσουν μια τρισδιάστατη σκιά που μπορεί να δημιουργείται από ένα αντικείμενο τεσσάρων διαστάσεων – ακόμα κι αν δεν μπορούμε να δούμε αυτό το ίδιο το τετραδιάστατο αντικείμενο. Τέτοιες μελέτες θα μπορούσαν να ξεκλειδώσουν νέες ανακαλύψεις για τις ίδιες τις βασικές αρχές της επιστήμης.

Αυτό που επιτυγχάνουν τα νέα αυτά πειράματα είναι να μας δώσουν μια εικόνα των επιπτώσεων που μπορεί να έχει αυτή η τέταρτη διάσταση στην γνώση του φυσικού κόσμου.

Το πείραμα της ευρωπαϊκής ομάδας περιελάμβανε άτομα που ψύχονταν κοντά στο απόλυτο μηδέν και διατάχθηκαν σε πλέγμα 2D μέ χρήστη λέιζερ, το οποίο πλέγμα περιγράφηκε από τους ερευνητές ως «φωτονικός κρύσταλλος τύπου “αυγοθήκης”».

Με την προσθήκη επιπλέον λέιζερ, η ομάδα ήταν σε θέση να εφαρμόσει μια κβαντική “αντλία φορτίου” για να διεγείρει τα παγιδευμένα άτομα και να τα κινεί. Ελαφρές διακυμάνσεις της κίνησης οι οποίες εντοπίστηκαν από τους ερευνητές ταιριάζουν με τον τρόπο που ένα τετραδιάστατο φαινόμενο Hall θα αποκλίνει – προσθέτοντας βάρος στην πιθανότητα να προσπελαστεί μια τέταρτη χωρική διάσταση.

Το αμερικανικό πείραμα χρησιμοποίησε επίσης λέιζερ, αυτή τη φορά για να ελέγξει το φως καθώς διέρχεται από ένα μπλοκ από γυαλί. Ρυθμίζοντας το φως ώστε να προσομοιώσουν την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου στα φορτισμένα σωματίδια, μπόρεσαν και πάλι να παρατηρηθούν οι συνέπειες ενός 4D κβαντικού φαινομένου Hall.

Φυσικά, δεν μπορούμε να προσεγγίσουμε δια ζώσης αυτόν τον τετραδιάστατο κόσμο – είμαστε κολλημένοι σε 3D χώρο – αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η κβαντική μηχανική θα μπορούσε κάπως να μας δώσει μια εικόνα του, επεκτείνοντας έτσι την περιορισμένη αντίληψή μας για το Σύμπαν. Ένας τρόπος να φανταστούμε τι σημαίνει αυτό είναι το βίντεο αυτό, όπου προσομοιώνει τον χώρο μας σε έναν χώρο δύο διαστάσεων και μας υποδεικνύει την πλεονεκτική θέση αυτού που κινείται σε μία διάσταση παραπάνω.