Konceptet med extra dimensioner, att det finns helt andra verklighetsregioner som vi inte kan förstå, har frysat fysiker i åratal. Och hur testar du fyra dimensioner i rymden när du bara har en 3-dimensionell linjal? En idé är att använda tyngdkraften, en kraft som faktiskt kan sträcka sig över en extra dimension och ge forskare de bevis de letar efter. För att genomföra detta experiment tror ett par fysiker att den bästa strategin är att börja från början och bygga ett helt nytt solsystem ... i miniatyr.
Med kraftfull ny utrustning och känsliga instrument visar astronomer mysterier snabbare än de kan lösa dem. Vi har ett grepp om de 4% av universum som är vanlig materia - medan de andra 96% består av mörk materia och mörk energi. En möjlig förklaring till mörk energi är att det inte är ett mysterium alls, det är bara vanlig, bekant allvar som agerar konstigt över stora avstånd. Det tar bara en extra dimension av rymden; en som vi inte kan se med våra befintliga instrument.
Ett konstigt sammanfall för denna ”tyngdkraft vid stora skalor” antyds av Pioneer-rymdskeppet. Astronomer märkte på 1980-talet att Pioneer 10 och 11 inte var exakt var de skulle vara. Vissa kraft bromsar ner dem, mer än kan förklaras av tyngdkraften från solen. Tyvärr påverkas pionjärerna av gravitation av många olika föremål, buffrade av solvinden, sprängda av kosmisk strålning och möter interstellära partiklar.
Forskare behöver ett bättre instrument för att testa sina teorier; ett sätt att testa tyngdkraften utan störningar utanför. I ett nytt papper som heter APSIS - ett konstgjort planetsystem i rymden för att undersöka extra-dimensionell tyngdkraft och MOND föreslår fysikerna Varun Sahnia och Yuri Shtanov ett ovanligt rymdskepp - ett miniatyrsolsystem.
De tror att ett rymdskepp som transporterar ett miniatyrsolsystem kan lanseras till L2 Lagrange Point of the Earth-Sun-systemet. Detta är en plats längs jordens bana där tyngdkrafterna från jorden och solen avbryter. Rymdfarkoster som är stationerade där är väldigt stabila (WMAP finns redan). Detta konstgjorda solsystem skulle vara inneslutet i det större rymdskeppet som skulle skydda det från kosmiska strålar, damm, solvind och allt annat som kan interagera med de kretsande ”planeterna”. Till och med rymdfarkostens bränsletank, som kommer att minska i massa över tiden, måste placeras så långt borta från miniplaneterna som möjligt så att de inte upplever att tyngdkraften över tid ändras.
En gång vid L2 Lagrange Point skulle rymdskeppet släppa miniplaneterna i elliptiska banor inuti dess skyddande skal. Även om banorna inte är perfekta skulle rymdskeppet ha lasrar som det skulle kunna använda för att göra små förändringar med lätt tryck. Positionerna för de kretsande miniplaneterna kan spåras med enorm precision under flera år. Alla gravitationsanomalier skulle blandas över tid och ge kosmologer berg med data för att testa för effekterna av en extra dimension.
Förutom dess huvudfunktion, kan det konstgjorda solsystemet hjälpa kosmologer att testa andra teorier om tyngdkraft, extra dimensioner, mörk energi och mörk materia.
Hur många dimensioner finns det? Stringteorin förutspår att det kan finnas 10 dimensioner eller ännu mer.
