Tópico: Físicos elaboram previsão "testável" de modelo concorrente da Relatividade Geral

[APODman]

A primeira proposta de teste da Teoria das Branas.

Scientists predict how to detect a fourth dimension of space

DURHAM, N.C. -- Scientists at Duke and Rutgers universities have developed a mathematical framework they say will enable astronomers to test a new five-dimensional theory of gravity that competes with Einstein's General Theory of Relativity.

Charles R. Keeton of Rutgers and Arlie O. Petters of Duke base their work on a recent theory called the type II Randall-Sundrum braneworld gravity model. The theory holds that the visible universe is a membrane (hence "braneworld") embedded within a larger universe, much like a strand of filmy seaweed floating in the ocean. The "braneworld universe" has five dimensions -- four spatial dimensions plus time -- compared with the four dimensions -- three spatial, plus time -- laid out in the General Theory of Relativity.

The framework Keeton and Petters developed predicts certain cosmological effects that, if observed, should help scientists validate the braneworld theory. The observations, they said, should be possible with satellites scheduled to launch in the next few years.

If the braneworld theory proves to be true, "this would upset the applecart," Petters said. "It would confirm that there is a fourth dimension to space, which would create a philosophical shift in our understanding of the natural world."

The scientists' findings appeared May 24, 2006, in the online edition of the journal Physical Review D. Keeton is an astronomy and physics professor at Rutgers, and Petters is a mathematics and physics professor at Duke. Their research is funded by the National Science Foundation.

The Randall-Sundrum braneworld model -- named for its originators, physicists Lisa Randall of Harvard University and Raman Sundrum of Johns Hopkins University -- provides a mathematical description of how gravity shapes the universe that differs from the description offered by the General Theory of Relativity.

Keeton and Petters focused on one particular gravitational consequence of the braneworld theory that distinguishes it from Einstein's theory.

The braneworld theory predicts that relatively small "black holes" created in the early universe have survived to the present. The black holes, with mass similar to a tiny asteroid, would be part of the "dark matter" in the universe. As the name suggests, dark matter does not emit or reflect light, but does exert a gravitational force.

The General Theory of Relativity, on the other hand, predicts that such primordial black holes no longer exist, as they would have evaporated by now.

"When we estimated how far braneworld black holes might be from Earth, we were surprised to find that the nearest ones would lie well inside Pluto's orbit," Keeton said.

Petters added, "If braneworld black holes form even 1 percent of the dark matter in our part of the galaxy -- a cautious assumption -- there should be several thousand braneworld black holes in our solar system."

But do braneworld black holes really exist -- and therefore stand as evidence for the 5-D braneworld theory?

The scientists showed that it should be possible to answer this question by observing the effects that braneworld black holes would exert on electromagnetic radiation traveling to Earth from other galaxies. Any such radiation passing near a black hole will be acted upon by the object's tremendous gravitational forces -- an effect called "gravitational lensing."

"A good place to look for gravitational lensing by braneworld black holes is in bursts of gamma rays coming to Earth," Keeton said. These gamma-ray bursts are thought to be produced by enormous explosions throughout the universe. Such bursts from outer space were discovered inadvertently by the U.S. Air Force in the 1960s.

Keeton and Petters calculated that braneworld black holes would impede the gamma rays in the same way a rock in a pond obstructs passing ripples. The rock produces an "interference pattern" in its wake in which some ripple peaks are higher, some troughs are deeper, and some peaks and troughs cancel each other out. The interference pattern bears the signature of the characteristics of both the rock and the water.

Similarly, a braneworld black hole would produce an interference pattern in a passing burst of gamma rays as they travel to Earth, said Keeton and Petters. The scientists predicted the resulting bright and dark "fringes" in the interference pattern, which they said provides a means of inferring characteristics of braneworld black holes and, in turn, of space and time.

"We discovered that the signature of a fourth dimension of space appears in the interference patterns," Petters said. "This extra spatial dimension creates a contraction between the fringes compared to what you'd get in General Relativity."

Petters and Keeton said it should be possible to measure the predicted gamma-ray fringe patterns using the Gamma-ray Large Area Space Telescope, which is scheduled to be launched on a spacecraft in August 2007. The telescope is a joint effort between NASA, the U.S. Department of Energy, and institutions in France, Germany, Japan, Italy and Sweden.

The scientists said their prediction would apply to all braneworld black holes, whether in our solar system or beyond.

"If the braneworld theory is correct," they said, "there should be many, many more braneworld black holes throughout the universe, each carrying the signature of a fourth dimension of space."

fonte: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2006-05/du-sph052506.php


O paper da pesquisa aqui ( PDF ):
http://www.citebase.org/cgi-bin/fulltext?format=application/pdf&identifier=oai:arXiv.org:gr-qc/0601053


[ ]´s

[Paulo José]

Alguém tem uma tradução, mesmo resumida, disso aí?...

[Vito]

Cientistas descobrem como detectar a quarta dimensão do espaço
Da redação
26/05/2006



Dois cientistas norte-americanos acabam de publicar uma pesquisa que demonstra como detectar a quarta dimensão do espaço. Somando-se o tempo, passaríamos então a "ver" nosso universo em cinco dimensões. A teoria é, na verdade, um novo modelo para o entendimento da força da gravidade, uma alternativa à Teoria da Relatividade Geral, de Einstein.

A demonstração matemática permitirá que os astrônomos testem a nova teoria da gravidade e as cinco dimensões do universo. Charles R. Keeton e Arlie O. Petters batizaram sua teoria de modelo gravitacional de branas de Randall-Sundrum de tipo II.

A teoria sustenta que o universo visível é uma membrana incorporada em um gigantesco universo, de forma muito parecida com uma alga-marinha flutuando sobre o oceano. Esse "mundobrana" ou "universobrana" tem cinco dimensões - quatro dimensões espaciais mais o tempo - comparado com as quatro dimensões - três espaciais mais o tempo - da Teoria da Relatividade Geral de Einsten.

O modelo matemático apresentado prevê certos efeitos cosmológicos que, se observados, ajudarão os cientistas a validar ou rejeitar a teoria do mundobrana. Segundo eles, as observações poderão ser possíveis com a utilização de um telescópio espacial com lançamento previsto para os próximos anos.

Se comprovada, o impacto de uma nova dimensão não se restringirá à Física. "Ela irá confirmar que há uma quarta dimensão no espaço, o que irá criar uma alteração filosófica em nosso entendimento do mundo natural," diz Petters.

Branas



O modelo de um mundo de branas de Randall-Sundrum - batizado com o nome de seus criadores, Lisa Randall, da Universidade de Harvard e Raman Sundrum, da Universidade Johns Hopkins - consiste em uma descrição matemática de como a gravidade dá forma ao universo, diferindo da explicação dada pela Teoria Geral da Relatividade. A imagem ao lado é uma simulação em computador de como seriam as branas.

Keeton and Petters centraram sua atenção em uma conseqüência gravitacional em especial da teoria do mundobrana, que a distingue da teoria de Einstein.

A teoria do mundobrana prevê que buracos negros relativamente pequenos, criados quando o universo nasceu, sobreviveram até hoje. Os buracos negros, com massa equivalente a um pequeno asteróide, seriam uma parte da matéria escura. Como seu nome sugere, a matéria escura não emite e nem reflete luz, mas exerce uma força gravitacional.

A Teoria da Relatividade Geral, por sua vez, estabelece que esses buracos negros primordiais não existem mais. "Quando nós calculamos a que distância da Terra poderiam estar os buracos negros do mundobrana, ficamos surpresos de descobrir que os mais próximos podem muito bem estar no interior da órbita de Plutão," diz Keeton.

Petters acrescenta: "Se os buracos negros do mundobrana formarem apenas um por cento da matéria escura em nossa parte da galáxia - uma estimativa conservadora - poderá haver milhares desses buracos negros em nosso Sistema Solar."

Comprovação

Agora, para comprovar sua teoria de cinco dimensões, os cientistas terão que encontrar esses buracos negros. Eles demonstraram que pode ser possível detectá-los observando a radiação de outras galáxias que está vindo continuamente para a Terra.



Ao passar perto de um corpo com a força gravitacional tão forte quanto um buraco negro, essa radiação é afetada, formando um efeito chamado "lente gravitacional."

Os cientistas estão particularmente interessados nos jatos de raios-gama que vêm em direção à Terra. Raios-gama de alta concentração originam-se, por exemplo, de explosões estelares. Ao passar perto de um buraco negro, esse raios sofreriam um padrão de interferência, que pode ser detectado.

A técnica das lentes gravitacionais ja é comum em astrofísica, sendo utilizada, por exemplo, para se procurar por planetas extrasolares. Mas os cientistas descobriram que a "assinatura" da quarta dimensão espacial também aparece no padrão de interferência captado, surgindo como uma contração entre as "franjas" do padrão.

Segundo os cientistas, o telescópio espacial GLAST ("Gamma-ray Large Area Space Telescope"), a ser lançado em Agosto de 2007, será capaz de medir esse padrão de interferência.

Agora, é só esperar o lançamento do GLAST e aguardar que os cientistas façam suas medições. E, caso a teoria seja comprovada, preparar-se para ver a ciência dando os primeiros passos rumo ao conhecimento de um outro universo, intuído por muitos, mas até agora fugidio e insistentemente se escondendo de nossos mais apurados "sensores".

Fonte: Inovação Tecnologica

[HSette]

Stephen Hawking é outro que prevê a existência de milhares de Mini Buracos Negros espalhados pelo Universo, mas só que seguindo outra linha de raciocínio.

[Paulo José]

O que seria esta "quarta dimensão"? O que ela mede? Que objetos necessitam dela para serem localizados? Acho que não peguei a idéia central.

[blue pill]

essa quarta dimensao seria a materia escura resumindo ?
ou viajei na maionese ?
tipo, é a quarta dimensao mas nao conseguimos "ver" pq é escura ?

[HSette]

Dêem uma olhada nesse artigo:

O Mundo Bizarro das SUPERCORDAS
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/super_cordas.html

[Steady State]

Áí galera!!!

Então como fica a questão da expansão neste caso se o universo observavel seria uma membrana incorporada a um gigantesco universo??
o que seria esse gigantesco universo?seria um espaço infinito sem expansão?Aí , não da pra esconder eu sou um torcedor do universo eterno!!!

um abraço

Luizf