Una nueva teoría vincula la materia oscura con una quinta dimensión oculta

La materia oscura, la sustancia invisible que mantiene unidas a las galaxias, podría deber su naturaleza esquiva a la geometría de una quinta dimensión oculta, según una nueva teoría de físicos de la Universidad de Sheffield.

El estudio, publicado en Physical Review D el 8 de julio, propone que la materia oscura reside en una dimensión adicional oculta junto a una partícula hipotética portadora de fuerza llamada fotón oscuro. La forma de esta dimensión fuerza naturalmente a las masas de estas partículas a una alineación precisa —un fenómeno que los investigadores llaman "resonancia de materia oscura"—, de forma muy parecida a un instrumento musical que vibra exactamente a la frecuencia correcta.sheffield+1

Una explicación natural

La idea de la materia oscura resonante no es nueva, pero los modelos anteriores requerían que los físicos ajustaran cuidadosamente las masas de las partículas a mano para producir el efecto. El equipo de Sheffield argumenta que no es necesario tal ajuste fino: la resonancia surge directamente de la estructura matemática de la dimensión adicional en sí.arxiv+1

Esta distinción es importante porque la resonancia puede hacer que las interacciones de la materia oscura sean mucho más fuertes durante períodos específicos de la historia cósmica, como el universo primitivo, al tiempo que explica por qué la sustancia parece casi completamente inerte hoy en día.sheffield

"Muchos modelos anteriores de materia oscura resonante han tratado la resonancia como una suposición. Este trabajo ofrece un posible origen más profundo para ella: la resonancia puede provenir directamente de la geometría de dimensiones ocultas", dijo el Dr. Yu-Dai Tsai, investigador principal de la Royal Society Dorothy Hodgkin en Sheffield, quien dirigió la investigación.sheffield

Conectando dos misterios

El marco de trabajo une dos rompecabezas de larga data en la física fundamental: la naturaleza de la materia oscura y la posible existencia de dimensiones espaciales adicionales más allá de las tres que experimentamos. Al unirlas, la teoría ofrece a los físicos predicciones específicas que podrían guiar futuros experimentos.alphagalileo+1

"Nuestra investigación ofrece a los físicos nuevos objetivos claros en la búsqueda de materia oscura, al tiempo que conecta dos de las ideas más importantes de la física fundamental", dijo Tsai.sheffield

El artículo se basa en trabajos anteriores que exploran estructuras de resonancia de masa que surgen naturalmente en modelos extradimensionales, publicados por primera vez como preimpresión a principios de 2025. Sheffield se ha convertido en un centro activo para la investigación de la materia oscura; en enero, el mismo departamento publicó hallazgos en Nature Astronomy que sugieren que la materia oscura y los neutrinos podrían interactuar.sheffield+1