Ученые, похоже, нашли объяснение одной из величайших загадок Вселенной – темной материи. Новое исследование предполагает, что ключ лежит в частицах, которые «убегают» в скрытое пятое измерение через своеобразный портал. Эта теория, опубликованная в The European Physical Journal C, может кардинально изменить наше понимание космоса.
Современная физика основана на Стандартной модели – теории, описывающей фундаментальные частицы и их взаимодействие. Однако эта модель имеет существенные пробелы. Она не может объяснить, почему бозон Хиггса намного легче, чем ожидалось, и, что более важно, она не имеет объяснения феномена темной материи.
«Мы знаем, что в [Стандартной модели физики] <…> «нет жизнеспособного кандидата [на темную материю]», — объясняют ученые из Испании и Германии в своей работе.
Темная материя составляет 75% материи, но ее никогда не наблюдали.
Темная материя является гипотетической формой материи, которая, по оценкам, составляет подавляющее большинство (около 75%) всей материи во Вселенной. Мы знаем о ее существовании только косвенно – через гравитационное воздействие на видимую материю, галактики и структуру космоса. Без этой «скрытой массы» галактики просто разлетелись бы.
Проблема в том, что темная материя не взаимодействует со светом или электромагнитным полем, что делает ее абсолютно невидимой для наших приборов. Именно поэтому Стандартная модель, которая успешно описывает видимый мир, здесь бессильна.
Темная материя может быть результатом выталкивания фермионов в искривленное пятое измерение
Новое исследование предлагает элегантное решение этой проблемы, соединяя ее с другой давней загадкой – так называемой «проблемой иерархии». Физики не понимают, «почему бозон Хиггса <…> намного легче характерного масштаба гравитации».
Теория ученых предполагает, что ответы на оба вопроса скрываются в пятом измерении.
Авторы исследования изучили массы фермионов (класс частиц, к которому относятся электроны и протоны). Они предполагают, что эти частицы могут «общаться» с пятым измерением, проходя через специальные порталы. Попадая в это «искривленное дополнительное измерение» (WED), они становятся «фермионной темной материей» — невидимыми реликтами, которые и наполняют нашу Вселенную.
Эта теория основана на идее 1999 года, но уникальна в своих выводах.
Идея дополнительных измерений не нова – она является частью популярной физической модели, впервые представленной еще в 1999 году (известной как модель Рэндалл-Сандрума). Однако нынешнее исследование впервые так тесно связывает эту модель с проблемой темной материи.
Самый главный вопрос к любой теории темной материи – как ее проверить. На сегодняшний день это главное препятствие для десятков гипотез. Авторы статьи утверждают, что их теорию можно верифицировать.
Если фермионы действительно «убегают» в другое измерение, этот процесс должен генерировать гравитационные волны. «Все, что нужно для идентификации фермионной темной материи в искривленном пятом измерении, – это «подходящий тип детектора гравитационных волн». Поскольку такие технологии в мире стремительно развиваются, ответ на загадку темной материи может быть «за углом».
