A téridő extra dimenziója magyarázhatja meg a sötét anyag létezését

Egészen bizsergető, a fizika standard modelljén túlmutató elmélettel álltak elő a mainzi Johannes Gutenberg Egyetem elméleti fizikusai, amely a téridő egy extra dimenziójával képes magyarázatot adni az elemi részecskék tömegében látható mintázatokra, valamint a sötét anyag létezésére is. Az elmélet becsléseit eddig kísérletekkel nem lehetett alátámasztani, egy friss kutatásban azonban a fizikusoknak sikerült áthidalnia ezt a problémát – írja a Science Daily.

Az egyetem honlapján február elején taglalt, a European Physical Journal C szaklapban publikált kutatásban a kutatók a Kaluza–Klein-elmélet nyomdokán indultak el. Ez már az 1920-as években megpróbálta egyesíteni a gravitációt és az elektromágnesességet, és azt pedzegette, hogy a hagyományos három dimenzió, illetve az idő – vagyis a négydimenziós téridő – mellett létezik egy ötödik dimenzió is, amelyet az emberi szem nem képes észlelni. Az 1990-es évek végén az elméletnek volt egy reneszánsza is, a fizikusok ugyanis rájöttek, hogy ezzel a részecskefizika számos nyitott kérdését meg lehetne válaszolni – többek közt például az elemi részecskék tömegének rejtélyes mintázatait is.

Két évtizeddel később aztán az is kiderült, hogy az ötdimenziós koordinátarendszerben végzett számítások egy új részecske létezését is előirányozzák, amely a többi részecske tömegéért felelős Higgs-bozonhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, ám annál jóval nagyobb a tömege. Egészen pontosan olyan nagy, hogy még a legnagyobb részecskegyorsítóban, a Nagy Hadronütköztetőben sem lehetséges előállítani.

A kutatók számára természetesen elég lehangoló volt, hogy az elméletük megjósolta egy ilyen fontos részecske létezését, ám semmilyen eszközük nincs arra, hogy ezt be is bizonyítsák, most azonban úgy tűnik, hogy megoldást találtak erre a problémára. A fizikusok felfedezése szerint az új részecske lényegében nem más, mint egy közvetítő a látható univerzumunk ismert elemi részecskéi, illetve a sötét anyagot magába foglaló külön dimenzió között. A kutatók szerint ezzel az elmélettel a mérések alapján a kozmoszban bőségesen fellelhető sötét anyag jelenlétét is meg lehet magyarázni, ami új távlatokat nyit meg a sötét anyag alkotóelemei utáni hajszában egy extra dimenzió bevonásával, és lehetővé teszi, hogy megértsük, hogyan működött a fizika akkor, amikor a sötét anyag létrejött az univerzumban.

„Hosszú évek kutatása után most magabiztosan állíthatjuk, hogy az általunk felfedezett mechanizmus elérhetővé teszi a sötét anyagot a későbbi kísérletek számára, mert az elmélet által megjósolt részecske segítségével közvetített, hagyományos és sötét anyag közti interakció tulajdonságait pontosan meg lehet állapítani.”

– mondta Matthias Neubert, a kutatás vezetője, aki szerint az új részecskét a sötét anyagot magába foglaló dimenzióval való interakciói segítségével lehet majd felfedezni.