Eksperymenty wskazują na czwarty wymiar przestrzeni
Kwantowe zjawisko Halla objawia się tym, że gdy swobodę elektronów ograniczy się do dwóch wymiarów i podda działaniu silnego pola magnetycznego w niskiej temperaturze (zbliżonej do zera bezwzględnego), opór elektryczny materiału przyjmuje pewne określone wartości, przez co napięcie nie rośnie (i spada) płynnie, lecz skokowo. A efekt ten, jak właśnie wykazano, pozwala nam na zerknięcie w czwarty wymiar przestrzeni.
Kwantowe zjawisko Halla objawia się tym, że gdy swobodę elektronów ograniczy się do dwóch wymiarów i podda działaniu silnego pola magnetycznego w niskiej temperaturze (zbliżonej do zera bezwzględnego), opór elektryczny materiału przyjmuje pewne określone wartości, przez co napięcie nie rośnie (i spada) płynnie, lecz skokowo. A efekt ten, jak właśnie wykazano, pozwala nam na zerknięcie w czwarty wymiar przestrzeni.
Żyjemy w trzech wymiarach przestrzeni i jednym czasu, i choć matematyka mówi o możliwości istnienia większej ilości wymiarów to człowiek nie jest w stanie ich zaobserwować, nawet z użyciem zaawansowanej technologii. Jednak - podobnie jak jesteśmy w stanie dostrzec dwuwymiarowy cień trójwymiarowego obiektu, tak też powinniśmy być w stanie zaobserwować trójwymiarowy cień świata czterowymiarowego - efekty występujących w nim zjawisk mogą być widoczne w naszym świecie, o mniejszej ilości wymiarów.
Przykładem czterowymiarowego obiektu jest hipersześcian, czyli jeden sześcian znajdujący się we wnętrzu drugiego, większego, Zdj.: PD
Fizycy wpadli na pomysł, że takim "cieniem" czterowymiarowego świata, który da się zaobserwować w świecie o mniejszej ilości wymiarów przestrzeni może być występujący tam kwantowy efekt Halla.
Dwa niezależnie od siebie działające zespoły - jeden europejski i jeden amerykański - stworzyły układy by tego dowieść. Pierwszy z nich z pomocą laserów "uwięził" w dwóch wymiarach (z pomocą laserów) schłodzone atomy rubidu i wykorzystał dodatkowe cechy tych atomów aby symulować dwa kolejne wymiary przestrzeni. Następnie poszukiwano tam liczb Cherna, które mogłyby wskazywać na istnienie czwartego wymiaru. Amerykański zespół wykorzystał do tego celu światło - rolę elektronów w czterowymiarowym świecie pełniły fotony.
I choć te dwie niezależne obserwacje potwierdziły możliwość istnienia czwartego wymiaru (pokazując występujące w czterech wymiarach zjawisko Halla) to oczywiście nadal nie mamy fizycznie czterowymiarowego układu, jednak samo wejrzenie w fizykę czterowymiarowego świata (mowa oczywiście cały czas wyłącznie o wymiarach przestrzeni), czego udało się dokonać, może pozwolić nam na znalezienie metody na wykorzystanie tej fizyki w naszych trzech wymiarach.
Źródła: , , Zdj.: CC0
