(PhysOrg.com) -- Did the early universe have just one spatial dimension? That's the mind-boggling concept at the heart of a theory that University at Buffalo physicist Dejan Stojkovic and colleagues proposed in 2010. 
Essi hanno suggerito che l’Universo primordiale –espansosi a partire da un unico punto, e inizialmente molto molto piccolo—era unidimensionale, come una linea retta, prima di espandersi e includere due dimensioni (come un piano) e poi tre (arrivando al mondo con le tre dimensioni spaziali in cui viviamo oggi).
La teoria, se valida, affronterebbe importanti problemi della fisica delle particelle.
In un articolo su Physical Review Letters, Stojkovic e il fisico della Loyola Marymount University Jonas Mureika descrivono un test che potrebbe provare o confutare l’ipotesi (vanishing dimension hypothesis).
Dato che ci vuole del tempo perché la luce e le altre onde raggiungano la Terra, i telescopi, volti al cielo, possono essenzialmente guardare indietro nel tempo fino a scrutare gli angoli più sperduti dell’Universo.
Le onde gravitazionali nella teoria non possono esistere in una o due dimensioni spaziali. Così Stojkovic e Mureika hanno pensato che il Laser Intereferometer Space Antenna (LISA), un osservatorio internazionale di onde gravitazionali in futura programmazione, non dovrebbe individuare onde gravitazionali provenienti dalle epoche n-dimensionali (3<n<0) dell’Universo primordiale.
Stojkovic, un assistant professor (?) di fisica, dice che la teoria delle evolving dimensions rappresenta un radicale cambiamento dal nostro attuale modo di vedere l’Universo, nella sua intera scala temporale.
L’idea di base è che la dimensionalità dello spazio dipende dalla porzione dello spazio che stiamo considerando, a spazi più piccoli corrispondono dimensioni più piccole. Questo significa che si aprirà una quarta dimensione spaziale – se già non è avvenuto –con l’espandersi dell’Universo.
La teoria suggerisce anche che lo spazio ha meno dimensioni ad energie molto elevate, del tipo di quelle associate con il giovane Universo post Big Bang.
Se Stojkovic ed i suoi colleghi sono nel giusto, questo aiuterebbe ad affrontare problemi fondamentali associati al modello standard della fisica delle particelle, inclusi i seguenti:
L’incompatibilità fra la meccanica quantistica e la relatività generale. La meccanica quantistica e la relatività generale sono le strutture che descrivono la fisica dell’Universo. La meccanica quantistica funziona bene nella descrizione dell’Universo alle piccole scale, mentre la relatività nelle grandi scale. Oggi, le due teorie sono considerate incompatibili; ma se nell’Universo, a scale più piccole ci sono meno dimensioni, le discrepanze matematiche fra le due teoria scomparirebbero.
Il mistero dell’universo in espansione. I fisici hanno osservato che l’Universo sta accelerando la sua espansione, e non riescono a capire il perché. L’aggiunta di nuove dimensioni al suo crescere spiegherebbe l’espansione. (Egli dice che a scale cosmologiche una nuova dimensione potrebbe essere già aperta).
Il bisogno di modificare la massa del bosone di Higgs. Il modello standard predice l’esistenza di una particella elementare non ancora scoperta chiamata bosone di Higgs. Perché le equazioni del modello descrivano accuratamente la fisica del mondo reale, tuttavia, i ricercatori devono aggiustare artificialmente la massa del bosone per interazioni fra particelle ad alte energie. Se lo spazio ha meno dimensioni ad alte energie, il bisogno di questo aggiustamento scompare.
“Quello che stiamo proponendo è un cambiamento di paradigma (ovvero del modello di riferimento attuale ndt),” dice Stojkovic. “I fisici hanno lottato con lo stesso problema per 10, 20, 30 anni, e semplificazioni delle estensioni delle estensioni di idee preesistenti non sono state in grado di risolverli.”
“Abbiamo preso in considerazione la possibilità di qualche errore sistematico”, continua. “Abbiamo bisogno di qualcosa di nuovo e radicale, e questo lo è.”
A causa dell’utilizzo di LISA possibile solo fra molti anni, potrebbe passare molto tempo prima che Stojkovic ed i suoi colleghi siano in grado di testare la loro teoria in riferimento alle onde gravitazionali.
Comunque, qualche evidenza sperimentale già accenna a questa possibilità. In particolare, gli scienziati hanno osservato che i principali flussi di energia dei raggi cosmici con energie superiori ad 1 Tev —scala di energia associata all’Universo primitivo— sono allineati su un piano bidimensionale.
Se ad alte energie corrispondono meno dimensioni, come propone la teoria, i ricercatori che lavorano al LHC dovrebbero vedere scattering planari a queste energie.
Stojkovic diche che l’osservazione di tali eventi sarebbe “un test indipendente ed insieme eccitante delle nostre teorie.”
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