A HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, a HUN-REN SZTE Sztelláris Asztrofizikai Kutatócsoport és az ELTE kutatóinak tanulmánya szerint léteznek mikroszkopikus méretű extra térdimenziók, amelyeket az olyan extrém anyagsűrűségű objektumok vizsgálata során, mint amilyen például a neutroncsillag is, érzékelni lehet. Ezek a dimenziók atomi vagy szubatomi szintűek ugyan, de elméletileg a hatásuk a makroszkopikus világban is tetten érhető, csak a megfelelő körülményekre van szükség a vizsgálatukhoz.

A kutatók szerint a neutroncsillagok tökéletes terepet biztosítanak a standard modellen túlmutató jelenségeket, vagy éppen a modell hiányosságait feltáró kísérletekhez extrém természetük miatt: a neutroncsillagok kiemelkedően kompakt struktúrája és a bennük zajló különleges folyamatok egyedülálló laboratóriummá teszik őket a hipotézisek teszteléséhez. A magyar szakértők a Kaluza–Klein-elmélet által feltételezett extra dimenzió kimutathatóságának jártak utána a neutroncsillagok segítségével, arra a kérdésre keresve a választ, hogy vajon a kompakt csillagok mérhető tulajdonságaiban lehetséges-e érzékelni az extra dimenziók hatását.

Az eredmények alapján a válasz igen, tehát a sűrű maganyagból álló, közel 10-12 km sugarú pulzár vagy neutroncsillag esetén az elemi részecskék mérettartományával megegyező extra dimenziók már kimutathatóak.

A lengyel Theodor Kaluza és a svéd Oskar Klein nevéhez kötődő Klauza-Klein-elmélet felvetése alapján egy ötödik dimenzió (azaz negyedik térdimenzió) létezése valódi, de ez a dimenzió rendkívül kis méretű és kompakt, így a kísérletekben a jelenléte lényegében nem tesztelhelhető vagy bizonyítható. A korábbi elképzelések szerint az extra dimenzió, vagy dimenziók, akár 10 a mínusz harmincadikon cm méretűek is lehetnek, ami “kevésbé vonzó jellemzőjét” jelenti az extra dimenziókkal foglakozó teóriáknak K. Sridhar fizikus szerint, de amennyiben az extra dimenziók valamivel nagyobbak, már kézzelfogható közelségbe kerülhet a kísérleti megfigyelésük. A magyar kutatók elemzése alapján a pulzárok makroszkopikus, megfigyelhető csillagászati tulajdonságainak mérése során az úgynevezett fermi méretű dimenziók már kimutathatóak lehetnek - egy fermi a méter billiomod részének ezredrészét, azaz 0,000 000 000 000 001 métert jelenti.

A fizikusok az eredeti Klauza-Klein-elmélettől eltérően nem csak egy, hanem több extra, kompakt térdimenzió lehetőségét vizsgálták a tanulmányban, ami összhangban áll más, jól ismert elméletekkel, köztük a húrelmélet, illetve brán-világ elmélet koncepciójával. “A feltételezéseink szerint a standard modell részecskéi tudnak terjedni ezekben az extra dimenziókban” - írják a kutatók, akik a munka során a neutroncsillag belső anyagának termodinamikai elemzésével mérték fel az extra dimenziók hatását.

“Az alkalmazott extra dimenziós kölcsönható anyag termodinamikája megengedi a hagyományos modellek és az extra dimenziós Kaluza-Klein modell összehasonlítását és fizikai értelmezését.

Ezt a kompakt csillagok fizikai modelljébe beépítve a számítások csillagászati megfigyelésekkel is összevethetőek” - mondta el a kutatás kapcsán Forgács-Dajka Emese, a HUN-REN SZTE kutatócsoportjának és az ELTE-nek a kutatója.

Ahogy azt a Wigner FK is írja, a tanulmányból kiderül, hogy ha a kompaktifikált extra dimenzió mérete 0,2 femtométernél nagyobb lenne, akkor ezek hatása már a mai csillagászati megfigyelések pontosságának tartományába esne. Különösen érdekes, hogy az eredmény összhangban van más elméleti modellek által jósolt extra dimenziók mérettartományaival is. Arra azonban nem kell számítani, hogy a mikroszkopikus extra dimenziókon kívül, nagyobb, a makroszkopikus mérettartományba eső térdimenziókat is felfedeznek a kutatók.

“A makroszkopikus nagyságú extra térdimenziók jelenlétét olyan hétköznapi jelenségek is kizárják, mint a mindennapokban használt csomó.”

- magyarázza Barnaföldi Gergely Gábor a HUN-REN Wigner FK kutatója - “A hagyományos cipőfűzőt megkötni csak 3 dimenziós térben lehet - magasabb térdimenziók esetén bizony lenne egy ‘további tér’, ahol kibomolhatna.”

(Fotó: NSF/LIGO/Sonoma State/A. Simonnet, JuliusH/Pixabay)