अतिरिक्त आयामों के संकेतों की तलाश कैसे करें

मैंने पहले ही आपको कुछ उदाहरण दिए हैं कि कैसे प्रकृति में अतिरिक्त आयामों का प्रतिनिधित्व किया जा सकता है - अंतरिक्ष में आयाम, जिनमें से हम जागरूक भी नहीं हैं। लेकिन अभी तक मैंने अभी तक यह नहीं बताया है कि वैज्ञानिक अपने अस्तित्व के बारे में कैसे सीख सकते हैं।

यहां आप कई बुनियादी रणनीतियों का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन अब मैं अतिरिक्त आयामों के अस्तित्व के एक सरल परिणाम पर ध्यान केंद्रित करूंगा। इसका एक बहुत ही सामान्य चरित्र है और कण भौतिकी के अध्ययन के लिए एक रणनीति की ओर जाता है, जो लार्ज हैड्रोन कोलाइडर के प्रयोगों सहित कई अध्ययनों के लिए प्रासंगिक है।

मेरी व्याख्या दो चरणों में होगी। पहले चरण में, सबसे सरल भौतिकी का उपयोग करते हुए, मैं आपको एक सहज ज्ञान युक्त समझ दूंगा, सरल लेकिन अपूर्ण (चूंकि क्वांटम यांत्रिकी को ध्यान में नहीं रखा जाएगा), और मैं आंशिक रूप से गलत उत्तर प्रदान करूंगा। दूसरे चरण में, मैं अशुद्धि को ठीक करूंगा, जिसके लिए एक और अतिरिक्त जटिलता की आवश्यकता होगी, और फिर आपको पूरा उत्तर दिखाई देगा।

लेकिन स्पष्टीकरण शुरू करने से पहले, मैं आपको तुरंत एक उत्तर दूंगा ताकि आप समझ सकें कि मुझे आपको समझाने की क्या आवश्यकता होगी। यहाँ यह है - कई मायनों में, यह आपको स्पष्ट करने के लिए।

आयामों में जाने वाला कोई भी कण जो पहले से ही हमारे लिए जाना जाता है, आपको और मैं, भोले-भाले पर्यवेक्षकों को पता चलेगा, जिनके पास अतिरिक्त आयामों के बारे में कोई विचार नहीं है, कई प्रकारों के कणों के लिए, जिनमें से प्रत्येक केवल हमारे ज्ञात आयामों में चलता है, और जिनके बीच अंतर है उनके जनसमूह को छोड़कर बहुत छोटा।

दूसरे शब्दों में: यदि एक निश्चित प्रकार का एक कण सभी आयामों में स्थानांतरित हो सकता है, तो यह एक असंगत पर्यवेक्षक को प्रतीत होगा कि प्रकृति में केवल यह कण नहीं है (केवल आयामों में जाना जाता है), लेकिन संबंधित कणों का एक पूरा सेट, "केके पार्टनर्स", प्रत्येक में से प्रत्येक यह भी ज्ञात दिशाओं में चलता है, मूल कण से थोड़ा अलग है, सिवाय इसके कि वे भारी होंगे। "केके" कलुजा-क्लेन सिद्धांत को संदर्भित करता है, जिसके बारे में बाद में।

मान लीजिए कि हम चार स्थानिक आयामों में रहते हैं, जिनमें से तीन बड़े (हमारे लिए ज्ञात) हैं, और चौथा बहुत छोटा है (जैसे कि पट्टी की चौड़ाई जो मैंने पिछले उदाहरणों में इस्तेमाल की थी)। संक्षेप में प्रोटॉन के व्यास की तुलना में कम दूरी का मतलब है। इस दूरी को एल।

अब कल्पना करें कि एक कण है, बहुत, बहुत छोटा, एल से छोटा है, जो सभी चार स्थानिक आयामों में स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है। हम चालाक पर्यवेक्षकों के अस्तित्व को भी मानते हैं जो जानते हैं कि यह कण चार आयामों में आगे बढ़ सकता है और इसका द्रव्यमान m होता है। अब हम अनुभवहीन पर्यवेक्षकों पर विचार करेंगे जो छोटे स्थानिक आयाम के बारे में नहीं जानते हैं, जो मानते हैं कि वे तीन आयामी दुनिया में रहते हैं। अंजीर में संकेत दिए गए कुछ प्रयोगों के बाद। 1, हम कह सकते हैं: “यहाँ एक प्रकार का कण है जो तीन आयामों में घूम सकता है, और इसमें द्रव्यमान m होता है; लेकिन, देखो, एक अन्य प्रकार का कण, तीन आयामों में चलने में भी सक्षम है, और यह पहले के समान है, केवल इसका द्रव्यमान M, m से बहुत अधिक है; और, वाह, यहां एक और प्रकार का कण तीन आयामों में चलने में सक्षम है, पहले की तरह, केवल इसका द्रव्यमान M 'है, जो M से बड़ा है; और एक अन्य प्रकार का कण, द्रव्यमान एम ”; और अधिक, और अधिक ... "


अंजीर। 1

द्रव्यमान M, M ', M "और इसी तरह, मूल द्रव्यमान m और अतिरिक्त स्थानिक आयामों की ज्यामिति के संयोजन से निर्धारित होते हैं - विशेष रूप से, M, M', M" और इसी तरह L के विपरीत आनुपातिक होते हैं। L से छोटा L, M, M '। एम ”और इतने पर, और भारी QC भागीदारों को खोजने के लिए और अधिक कठिन है। इसके अलावा, QC भागीदारों में दिखने वाले द्रव्यमान का क्रम अतिरिक्त माप की मात्रा, आकार और आकार का प्रत्यक्ष संकेत देता है। आप एक संगीत सादृश्य दे सकते हैं - यह तथ्य इस तथ्य के कारण है कि उपकरण द्वारा उत्पादित सटीक हार्मोनिक्स इसके आकार और आकार के बारे में जानकारी दे सकता है।

उदाहरण के लिए: यदि फोटॉन (प्रकाश के कण) एक चैनल में एक नाव की तरह एक या कई अतिरिक्त आयामों में स्थानांतरित हो सकते हैं, तो एक पर्यवेक्षक जो अतिरिक्त आयामों से अवगत होगा, उन्हें सभी आयामों में गतिहीन कणों (m = 0) के रूप में वर्णित करेगा। । लेकिन एक मानव वैज्ञानिक जो अब तक केवल एक ज्ञात फोटॉन को तीन ज्ञात आयामों में ले जाना जानता है, वह फोटॉनों के समान भारी कणों का एक सेट खोजेगा। अतिरिक्त माप का आकार जितना छोटा होगा, केके फोटॉनों का द्रव्यमान उतना ही अधिक होगा, और उन्हें खोलना जितना मुश्किल होगा - उतना ही सटीक, जितना भारी वे हैं, और उतनी ही अधिक ऊर्जा त्वरक को उत्पन्न करने की आवश्यकता होगी।

यह अच्छी तरह से हो सकता है कि कई प्रकार के कण अतिरिक्त आयामों में स्थानांतरित हो सकते हैं, और इस मामले में, वैज्ञानिक इनमें से प्रत्येक प्रकार के कणों के लिए भारी केके भागीदारों की खोज करेंगे (देखें चित्र 2)। कुछ ज्ञात प्रकाश कणों से मिलते-जुलते भारी कणों की एक छोटी संख्या की खोज, जिसका बड़े पैमाने पर वितरण अंजीर के समान प्रदर्शित करेगा। वितरण 2 स्पष्ट रूप से इंगित करेगा कि नए कण QC भागीदार हैं, और हमारे पास एक या अधिक अतिरिक्त आयाम हैं।


अंजीर। 2

यह सरल उत्तर है: एक कण जो अतिरिक्त आयामों और ज्ञात दोनों में चल रहा है, अपने भारी QC भागीदारों की खोज के माध्यम से हमारे लिए खुद को खोल देगा। बाद में मैं अधिक सटीक रूप से वर्णन करूंगा कि आप प्रयोग में क्यूसी भागीदारों का उत्पादन और खोलने का प्रयास कर सकते हैं। निम्नलिखित लेखों में, मैं वर्णन करूंगा कि यह विशेष उत्तर सही क्यों होगा - और मैं स्पष्टीकरण का एक सरल और जटिल संस्करण दूंगा।