Вчені, схоже, знайшли пояснення однієї з найбільших загадок Всесвіту – темної матерії. Нове дослідження припускає, що ключ лежить у частинках, які “втікають” у прихований п'ятий вимір через своєрідний портал. Ця теорія, опублікована у The European Physical Journal C, може кардинально змінити наше розуміння космосу.
Сучасна фізика базується на Стандартній моделі – теорії, що описує фундаментальні частинки та їхню взаємодію. Проте ця модель має суттєві прогалини. Вона не може пояснити, чому бозон Хіггса набагато легший, ніж очікувалося, і, що важливіше, вона не має пояснення феномену темної матерії.
“Ми знаємо, що у [Стандартній моделі фізики] <…> “немає життєздатного кандидата [на темну матерію]”, – пояснюють вчені з Іспанії та Німеччини у своїй роботі.
Темна матерія становить 75% матерії але її ніколи не спостерігали
Темна матерія є гіпотетичною формою матерії, яка, за оцінками, становить переважну більшість (близько 75%) усієї матерії у Всесвіті. Ми знаємо про її існування лише опосередковано – через гравітаційний вплив на видиму матерію, галактики та структуру космосу. Без цієї "прихованої маси" галактики просто розлетілися б.
Проблема в тому, що темна матерія не взаємодіє зі світлом чи електромагнітним полем, що робить її абсолютно невидимою для наших приладів. Саме тому Стандартна модель, яка успішно описує видимий світ, тут безсила.
Темна матерія може бути результатом виштовхування ферміонів у викривлений п’ятий вимір
Нове дослідження пропонує елегантне вирішення цієї проблеми, поєднуючи її з іншою давньою загадкою – так званою “проблемою ієрархії”. Фізики не розуміють, “чому бозон Хіггса <…> набагато легший за характерний масштаб гравітації”.
Теорія вчених пропонує, що відповіді на обидва питання ховаються у п'ятому вимірі.
Автори дослідження вивчили маси ферміонів (клас частинок, до якого належать електрони та протони). Вони припускають, що ці частинки можуть "спілкуватися" з п'ятим виміром, проходячи через спеціальні портали. Потрапляючи у цей "викривлений додатковий вимір" (WED), вони стають "ферміонною темною матерією" – невидимими реліктами, що й наповнюють наш Всесвіт.
Ця теорія базується на ідеї 1999 року але унікальна у своїх висновках
Ідея додаткових вимірів не нова – вона є частиною популярної фізичної моделі, вперше представленої ще в 1999 році (відомої як модель Рендалл-Сандрума). Однак нинішнє дослідження вперше так тісно пов'язує цю модель з проблемою темної матерії.
Найголовніше питання до будь-якої теорії темної матерії – як її перевірити. На сьогодні це головна перешкода для десятків гіпотез. Автори статті стверджують, що їхню теорію можна верифікувати.
Якщо ферміони справді "втікають" в інший вимір, цей процес повинен генерувати гравітаційні хвилі. “Все, що потрібно для ідентифікації ферміонної темної матерії у викривленому п'ятому вимірі, – це “відповідний тип детектора гравітаційних хвиль”. Оскільки такі технології у світі стрімко розвиваються, відповідь на загадку темної матерії може бути “за рогом”.
