Επιστήμονες είναι αρκετά σίγουροι ότι βρήκαν πύλη για την πέμπτη διάσταση.
Σε μια νέα μελέτη, οι επιστήμονες λένε ότι μπορούν να εξηγήσουν τη σκοτεινή ύλη θέτοντας ένα σωματίδιο που συνδέεται με μια πέμπτη διάσταση.
Ενώ η "στρεβλωμένη επιπλέον διάσταση" (WED) είναι εμπορικό σήμα ενός δημοφιλούς μοντέλου φυσικής που παρουσιάστηκε για πρώτη φορά το 1999, αυτή η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο The European Physical Journal C, είναι η πρώτη που χρησιμοποιεί συνεκτικά τη θεωρία για να εξηγήσει τη μακροχρόνια σκοτεινή ύλη πρόβλημα στη φυσική των σωματιδίων.
Τι είναι η σκοτεινή ύλη;
Η γνώση μας για το φυσικό σύμπαν βασίζεται στην ιδέα της σκοτεινής ύλης, η οποία απορροφά τη συντριπτική πλειοψηφία της ύλης στο σύμπαν. Η σκοτεινή ύλη είναι ένα είδος τσίμπημα που βοηθά τους επιστήμονες να εξηγήσουν πώς λειτουργεί η βαρύτητα, επειδή πολλά χαρακτηριστικά θα διαλύονται ή θα καταρρεύονται χωρίς «παράγοντα x» της σκοτεινής ύλης. Ωστόσο, η σκοτεινή ύλη δεν διαταράσσει τα σωματίδια που βλέπουμε και «αισθανόμαστε», που σημαίνει ότι πρέπει να έχει και άλλες ειδικές ιδιότητες.
«[Τ] υπάρχουν ακόμα μερικές ερωτήσεις που δεν έχουν απάντηση στο [πρότυπο μοντέλο της φυσικής]» εξηγούν οι επιστήμονες από την Ισπανία και τη Γερμανία στη μελέτη τους. «Ένα από τα πιο σημαντικά παραδείγματα είναι το λεγόμενο πρόβλημα ιεραρχίας, το ερώτημα γιατί το μποζόνιο Higgs είναι πολύ ελαφρύτερο από τη χαρακτηριστική κλίμακα βαρύτητας. [Το πρότυπο μοντέλο της φυσικής] δεν μπορεί να φιλοξενήσει κάποια άλλα φαινόμενα που παρατηρήθηκαν. Ένα από τα πιο εντυπωσιακά παραδείγματα είναι η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης. "
Η νέα μελέτη επιδιώκει να εξηγήσει την παρουσία της σκοτεινής ύλης χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο WED. Οι επιστήμονες μελέτησαν τις μάζες φερμιόν, οι οποίες πιστεύουν ότι μπορούν να μεταδοθούν στην πέμπτη διάσταση μέσω των πυλών, δημιουργώντας λείψανα σκοτεινής ύλης και «φερμονική σκοτεινή ύλη» εντός της πέμπτης διάστασης.
Θα μπορούσαν τα φερμιόνια που ταξιδεύουν στις διαστάσεις να εξηγήσουν τουλάχιστον μερικά από τα σκοτεινά θέματα που οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει μέχρι στιγμής να παρατηρήσουν; «Γνωρίζουμε ότι δεν υπάρχει βιώσιμος υποψήφιος [σκοτεινή ύλη] στο [πρότυπο μοντέλο της φυσικής]», λένε οι επιστήμονες, «έτσι ήδη αυτό το γεγονός ζητά την παρουσία νέας φυσικής».
Βασικά, ένα βασικό κομμάτι των μαθηματικών δημιουργεί μαζικές μάζες φερμιόνων που εκδηλώνονται στον λεγόμενο πέμπτο διαστατικό στρεβλωμένο χώρο. Αυτή η τσέπη «σκοτεινός τομέας» είναι ένας πιθανός τρόπος για να εξηγήσουμε το τεράστιο ποσό της σκοτεινής ύλης που, μέχρι στιγμής, έχει αποφύγει την ανίχνευση χρησιμοποιώντας οποιεσδήποτε παραδοσιακές μετρήσεις που έχουν σχεδιαστεί για το πρότυπο μοντέλο της φυσικής. Ο Fermions μπλοκάρει μέσω μιας πύλης σε μια στρεβλωμένη πέμπτη διάσταση θα μπορούσε να "ενεργεί ως" σκοτεινή ύλη.
Πώς θα παρατηρούσαμε αυτό το είδος σκοτεινής ύλης για να το επαληθεύσουμε; Μέχρι σήμερα, αυτή είναι η συγκράτηση πολλών διαφορετικών θεωριών της σκοτεινής ύλης. Αλλά το μόνο που χρειάζεται για τον εντοπισμό της φερμιονικής σκοτεινής ύλης σε μια στρεβλωμένη πέμπτη διάσταση θα ήταν το σωστό είδος ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων, κάτι που αυξάνεται σε όλο τον κόσμο. Πράγματι, η απάντηση στο αίνιγμα της σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να είναι πολύ κοντά.
Image source
In a new study, scientists say they can explain dark matter by positing a particle that links to a fifth dimension.
While the “warped extra dimension” (WED) is a trademark of a popular physics model first introduced in 1999, this research, published in The European Physical Journal C, is the first to cohesively use the theory to explain the long-lasting dark matter problem within particle physics.
Our knowledge of the physical universe relies on the idea of dark matter, which takes up the vast majority of matter in the universe. Dark matter is a kind of pinch hitter that helps scientists explain how gravity works, because a lot of features would dissolve or fall apart without an “x factor” of dark matter. Even so, dark matter doesn’t disrupt the particles we do see and “feel,” meaning it must have other special properties as well.
“[T]here are still some questions which do not have an answer within the [standard model of physics],” the scientists, from Spain and Germany, explain in their study. “One of the most significant examples is the so-called hierarchy problem, the question why the Higgs boson is much lighter than the characteristic scale of gravity. [The standard model of physics] cannot accommodate some other observed phenomena. One of the most striking examples is the existence of dark matter.”
The new study seeks to explain the presence of dark matter using a WED model. The scientists studied fermion masses, which they believe could be communicated into the fifth dimension through portals, creating dark matter relics and “fermionic dark matter” within the fifth dimension
Could dimension-traveling fermions explain at least some of the dark matter scientists have so far not been able to observe? “We know that there is no viable [dark matter] candidate in the [standard model of physics],” the scientists say, “so already this fact asks for the presence of new physics.”
Basically, a key piece of mathematics creates bulk masses of fermions that are manifested in the so-called fifth dimensional warped space. This pocket “dark sector” is one possible way to explain the huge amount of dark matter that, so far, has eluded detection using any traditional measurements designed for the standard model of physics. Fermions jammed through a portal to a warped fifth dimension could be “acting as” dark matter.
How would we observe this kind of dark matter in order to verify it? To date, this is the holdup on many different theories of dark matter. But all it would take to identify fermionic dark matter in a warped fifth dimension would be the right kind of gravitational wave detector, something growing in prevalence around the world. Indeed, the answer to the dark matter conundrum could be just around the corner.