Μια νέα θεωρία συνδέει τη σκοτεινή ύλη με μια κρυφή πέμπτη διάσταση

Η σκοτεινή ύλη, η αόρατη ουσία που συγκρατεί τους γαλαξίες, μπορεί να οφείλει την άπιαστη φύση της στη γεωμετρία μιας κρυφής πέμπτης διάστασης, σύμφωνα με μια νέα θεωρία φυσικών από το Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ.

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review D στις 8 Ιουλίου, προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη κατοικεί σε μια κρυφή επιπλέον διάσταση μαζί με ένα υποθετικό σωματίδιο που μεταφέρει δύναμη, το λεγόμενο σκοτεινό φωτόνιο. Το σχήμα αυτής της διάστασης αναγκάζει φυσικά τις μάζες αυτών των σωματιδίων σε μια ακριβή ευθυγράμμιση — ένα φαινόμενο που οι ερευνητές ονομάζουν «συντονισμό σκοτεινής ύλης» — όπως ακριβώς ένα μουσικό όργανο που δονείται στην κατάλληλη συχνότητα.sheffield+1

Μια φυσική εξήγηση

Η ιδέα της συντονισμένης σκοτεινής ύλης δεν είναι καινούργια, αλλά τα προηγούμενα μοντέλα απαιτούσαν από τους φυσικούς να ρυθμίζουν προσεκτικά τις μάζες των σωματιδίων για να παραχθεί το αποτέλεσμα. Η ομάδα του Σέφιλντ υποστηρίζει ότι δεν απαιτείται τέτοια λεπτή ρύθμιση: ο συντονισμός προκύπτει απευθείας από τη μαθηματική δομή της ίδιας της επιπλέον διάστασης.arxiv+1

Αυτή η διάκριση έχει σημασία επειδή ο συντονισμός μπορεί να κάνει τις αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης πολύ ισχυρότερες κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων περιόδων στην κοσμική ιστορία, όπως το πρώιμο σύμπαν, εξηγώντας παράλληλα γιατί η ουσία φαίνεται σχεδόν εντελώς αδρανής σήμερα.sheffield

«Πολλά προηγούμενα μοντέλα συντονισμένης σκοτεινής ύλης αντιμετώπιζαν τον συντονισμό ως υπόθεση. Αυτή η εργασία δίνει μια πιθανή βαθύτερη προέλευση για αυτόν: ο συντονισμός μπορεί να προέρχεται απευθείας από τη γεωμετρία των κρυφών διαστάσεων», δήλωσε ο Δρ. Yu-Dai Tsai, ανώτερος ερευνητής της Royal Society Dorothy Hodgkin στο Σέφιλντ, ο οποίος ηγήθηκε της έρευνας.sheffield

Σύνδεση δύο μυστηρίων

Το πλαίσιο συνδέει δύο μακροχρόνιους γρίφους στη θεμελιώδη φυσική — τη φύση της σκοτεινής ύλης και την πιθανή ύπαρξη επιπλέον χωρικών διαστάσεων πέρα από τις τρεις που βιώνουμε. Ενώνοντάς τα, η θεωρία προσφέρει στους φυσικούς συγκεκριμένες προβλέψεις που θα μπορούσαν να καθοδηγήσουν μελλοντικά πειράματα.alphagalileo+1

«Η έρευνά μας δίνει στους φυσικούς σαφείς νέους στόχους στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης, συνδέοντας παράλληλα δύο από τις μεγαλύτερες ιδέες στη θεμελιώδη φυσική», είπε ο Tsai.sheffield

Η εργασία βασίζεται σε προγενέστερη έρευνα που διερευνούσε δομές συντονισμού μάζας οι οποίες προκύπτουν φυσικά σε μοντέλα επιπλέον διαστάσεων, και δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά ως προδημοσίευση στις αρχές του 2025. Το Σέφιλντ έχει αναδειχθεί σε ενεργό κέντρο έρευνας για τη σκοτεινή ύλη· τον Ιανουάριο, το ίδιο τμήμα δημοσίευσε ευρήματα στο Nature Astronomy που υποδηλώνουν ότι η σκοτεινή ύλη και τα νετρίνα μπορεί να αλληλεπιδρούν.sheffield+1