Дві найбільші загадки фізики, темна матерія і додаткові виміри, можуть виявитися пов’язаними. Нове дослідження припускає, що властивості цієї невидимої субстанції визначає прихований п’ятий вимір. Через це в ранньому Всесвіті вона активно взаємодіяла, а згодом стала майже непомітною для приладів.
Гравітація без світла
Темна матерія нічого не випромінює і не поглинає, тому побачити її безпосередньо неможливо. Про її присутність свідчить лише гравітація. Вона не дає галактикам розлетітися, а також викривлює світло далеких об’єктів, і цей ефект відомий як гравітаційне лінзування.
За оцінками, цієї невидимої маси у Всесвіті приблизно вп’ятеро більше, ніж звичайної речовини. При цьому її частинки вільно проходять крізь планети й зорі, не залишаючи слідів.
Додаткові виміри
Йдеться не про паралельні всесвіти з наукової фантастики. Фізики мають на увазі напрямки, згорнуті до мікроскопічних масштабів і тому непомітні в повсякденному досвіді.
Сама ідея має столітню історію. Ще у 1920-х роках Теодор Калуца та Оскар Клейн спробували об’єднати гравітацію з електромагнетизмом, додавши до простору-часу п’яту координату. Теорія струн, найпопулярніше сучасне розширення фізики, потребує щонайменше 11 вимірів.
Темні фотони і резонанс
Разом із темною матерією у п’ятому вимірі, як повідомляє Space.com, може існувати ще один компонент. Це темний фотон, гіпотетичний переносник окремої взаємодії, подібний до частинки світла.
Геометрія цього додаткового простору вибудовує маси частинок темної матерії в особливу послідовність. Так виникає резонанс, схожий на інтенсивну вібрацію музичного інструмента на певних нотах.
Пояснення для раннього Всесвіту
За словами співавтора дослідження Юй-Дая Цая з Шеффілдського університету, резонанс міг значно посилювати взаємодії темної матерії у вирішальні епохи космічної історії, зокрема невдовзі після Великого вибуху. Водночас підхід показує, чому сьогодні вона виглядає інертною і чому її так важко зареєструвати.
Попередні подібні моделі розглядали це явище як готове припущення без глибшого обґрунтування. Автори нової роботи вивели його безпосередньо з геометрії прихованих вимірів.
Завдяки цьому фізики отримали конкретні цілі для майбутніх пошуків невидимої субстанції. Результати опубліковані в рецензованому журналі Physical Review D.
