Knuder fødte universet i tre dimensioner

Niels og Gitte skal ­mødes på en ­restaurant på Manhattan i New York, USA. Niels forklarer, at restauranten ligger på hjørnet af 58. gade og 12. avenue på 8. sal.

Dermed har han beskrevet ­mødestedet med tre tal, 58, 12 og 8 – men han kunne lige så godt have brugt bredde- og længdegrad samt højde. Med de tre tal kan lokaliteten af alle punkter i rummet fastslås – verden er tredimensionel.

Universets tre rumlige dimensioner virker åbenlyse for os, og derfor har forskere kun sjældent forsøgt at undersøge, hvorfor universet netop er indrettet sådan.

Nu har en gruppe af fysikere imidlertid udviklet en ny teori, der forklarer fænomenet: Universet har tre ­dimensioner, fordi det er født af et eksploderende netværk af filtrede knuder.

Universet mister dimensioner

I dag udspringer fysikernes forståelse af big bang af den såkaldte superstrengteori.

Den siger, at al masse og energi i universet lige efter big bang ­bestod af små, vibrerende superstrenge, som eksisterede i ti rumlige dimensioner.

'Derefter gennemgik universet en ultrahurtig udvidelse kaldet inflationen, hvor det nyfødte ­univers på et splitsekund voksede fra at være på størrelse med en elektron til at have rumfang som en fodbold.

Da inflationen var overstået, havde universet kun tre store rumlige dimensioner.

Overgangen fra ti- til tredimensionelt under udvidelsen er foreneligt med fysikernes model for big bang, men modellen indeholder ingen lovmæssighed, som udløser fænomenet, og forklarer ikke, hvordan det skete.

Fysikere jagter forklaring

I 2012 begyndte fem fysikere fra Europa og USA at gruble over spørgsmålet, og de er nu kommet frem til et muligt svar.

Fysikernes nye teori er baseret på traditionelle teorier om big bang kombineret med matematikkens knudeteori, der bl.a. fastslår, at matematiske knuder kun kan eksistere i tre dimensioner.

Fra ­fysikken hentede forskerne inspiration i universets ursuppe, som opstod efter inflationen og eksisterede et mikro­sekund efter big bang. Ursuppen bestod af lige mange kvarker og antikvarker, som flød rundt i en suppe af kraftpartikler kaldet gluoner.

I nutidens udvidede og afkølede univers binder gluoner kvarkerne sammen i protoner og neutroner og holder på den måde sammen på atomkerner.

Men i ursuppen var alt stoffet flere milliarder grader varmt, og i den ekstreme hede kunne byggestenene ikke opstå, og kvarkerne var derfor frie.

I stedet opstod flygtige gluonbindinger mellem kvarker og antikvarker. Når stoffet og antistoffet mødtes, tilintetgjorde partiklerne hinanden og blev omdannet til stråling. ­

Under udslettelsen bevægede kvarken og antikvarken sig væk fra hinanden, så gluonelastikken mellem dem spændtes til bristepunktet, sprang og blev omdannet til stråling.

Hele tilintetgørelsen frigav energi nok til at danne et nyt par af en kvark og en antikvark forbundet af en gluonelastik. Processen gentog sig med myriader af mesoner.

Knuder indrettede verden

I fysikernes nye teori var det dog ikke tilstrækkeligt, at en ursuppe først opstod efter inflationen.

I teorien beskriver de derfor en lignende substans, hvor udslettelse af kvarker og antikvarker skete allerede inden inflationen, da universet var mindre og meget varmere end i ursuppen.

I det lille, glohede univers slog stoffet knuder på sig selv og dannede en hårdknude – ligesom når ledningen på høretelefonerne i lommen uundgåeligt filtrer sammen.