Съвременната астрофизика твърди, че тъмната материя съставлява около 85% от цялата маса на Вселената, въпреки че е невъзможно да се види или докосне. Физици от САЩ и Великобритания предложиха ново обяснение за нейната неуловимост: възможно е тъмната материя да се крие в петото измерение — геометрично пространство, което не сме в състояние да възприемаме. Там тя влиза в резонанс с тъмния фотон, хипотетична частица-преносител на сила.
Идеята за резонанса на тъмната материя не е нова. Тя се състои в това, че при определено съотношение на масите частицата от тъмна материя и частицата-преносител на сила (т.нар. тъмен фотон) могат да влязат в резонанс — подобно на това как две струни в музикален инструмент започват да звучат в унисон, ако бъдат настроени на една и съща честота. В подобно състояние взаимодействието между тях рязко се усилва, което би могло да играе ключова роля в ранната Вселена. Но в предишните модели това съотношение трябваше да се „настройва ръчно“ — да се подбират масите така, че ефектът да проработи.
Екип от учени от Университета в Шефилд и Университета в Индиана предлага елегантно решение: съотношението на масите възниква автоматично от формата на допълнителното измерение. Представете си тръба или струна: нейната геометрия определя диапазона на възможните честоти. По същия начин геометрията на петото измерение кара масите на частиците от тъмна материя и тъмния фотон да съответстват на необходимия резонанс — без никакви ръчни настройки. Това не просто опростява модела — то му придава дълбочина и вътрешна съгласуваност, се посочва в прессъобщението.
Мост между непознатите структури на космоса
Основното предимство на модела е, че резонансът дава на тъмната материя и на обикновената материя много силно взаимодействие в определени периоди (например, скоро след Големия взрив), но почти незабележимо днес. Именно това наблюдаваме: тъмната материя е била активна при формирането на структурите във Вселената, но сега почти не взаимодейства с обикновената материя, поради което не можем да я открием. Геометричният резонанс дава естествено обяснение на това поведение.
Научната работа обединява две дългогодишни загадки на фундаменталната физика: природата на тъмната материя и възможното съществуване на допълнителни пространствени измерения. Вместо да ги разглеждат поотделно, авторите показват, че те могат да бъдат свързани. Това позволява да се правят конкретни прогнози: например, какви маси на частиците трябва да се търсят в експериментите и какви сигнали могат да се появят в данните от ускорителите и детекторите за тъмна материя от ново поколение.
Тази хипотеза е вълнуващо напомняне за това колко малко знаем за структурата на битието. Разширяването на физичните модели с допълнителни измерения показва, че границите на човешкото познание непрекъснато се разширяват, а отговорите на най-големите космически загадки могат да се крият точно пред очите ни, но в различно измерение.