Universul poate avea a cincea dimensiune

Cuprins:

Universul poate avea a cincea dimensiune
Universul poate avea a cincea dimensiune
Anonim

În anii 1920, în încercarea de a combina forțele gravitației și electromagnetismul, Theodor Kaluza și Oscar Klein au sugerat existența unei dimensiuni suplimentare dincolo de cele trei dimensiuni spațiale și timp obișnuite - care în fizică sunt combinate în spațiu-timp cu 4 dimensiuni. Dacă există, atunci o nouă dimensiune ar trebui să fie incredibil de mică și imperceptibilă pentru ochiul uman. La sfârșitul anilor 1990, această idee a cunoscut o renaștere remarcabilă atunci când oamenii de știință au realizat că existența celei de-a cincea dimensiuni ar putea oferi răspunsuri la unele dintre întrebările fundamentale din fizica particulelor. În special, Yuval Grossman de la Universitatea Stanford și Matthias Neubert, profesor la Universitatea Cornell în acei ani, au arătat în cercetările lor că introducerea modelului standard de fizică a particulelor în spațiul-timp 5-dimensional poate explica modelele intrigante observate în mase de particule elementare.

Ce este materia întunecată?

Se crede că materia întunecată este o formă misterioasă de materie inaccesibilă observării directe, deoarece nu participă la interacțiunea electromagnetică. Materia întunecată reprezintă, de asemenea, cea mai mare parte a masei din univers. La începutul anilor 1930, radioastronomul Jan Oort a întărit ipoteza existenței materiei întunecate descoperind că, pentru ca grupul local de galaxii să se miște, trebuie să existe mai multă materie decât observăm. De atunci, materia întunecată i-a ajutat pe cercetători să explice modul în care funcționează gravitația, deoarece multe obiecte s-ar dizolva sau s-ar destrăma pur și simplu fără un fel de „factor x” - materia întunecată. Deoarece această substanță misterioasă nu distruge particulele pe care le vedem și „simțim”, trebuie să aibă alte proprietăți speciale.

Cu toate acestea, există multe probleme în fizică și, pe lângă materia întunecată, există o gamă întreagă de întrebări la care nu există un răspuns în cadrul modelului standard. „Unul dintre cele mai semnificative exemple este așa-numita problemă a ierarhiei, întrebarea de ce bosonul Higgs este atât de ușor decât scara gravitațională caracteristică. Modelul standard nu poate găzdui unele dintre celelalte fenomene observate. Unul dintre cele mai izbitoare exemple este existența materiei întunecate , scriu autorii studiului, publicat în The European Physical Journal C.

Image
Image

Misterioasa materie întunecată este invizibilă observării.

Fizicienii de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz, Germania, au ajuns la concluzia că materia întunecată ar putea apărea ca urmare a activității fermionilor - particule cu rotire pe jumătate întregi. Cercetarea își propune să explice prezența materiei întunecate utilizând modelul WED (modele pentru materia întunecată). În cursul lucrării, au fost studiate masele fermionilor, care, potrivit oamenilor de știință, pot călători în dimensiunea a cincea prin portaluri, creând materie întunecată și „materie întunecată fermionică” în dimensiunea a cincea.

După cum au spus autorii studiului VICE, scopul lor inițial era „să explice originea posibilă a maselor fermionice în teorii cu o dimensiune suplimentară înclinată”.

Noua particulă, a cărei existență nu a fost încă dovedită, este un fel de fermion sau particulă subatomică. Fizicienii cred că aceste particule pot călători prin a cincea dimensiune, legând materia întunecată de toată materia observabilă din univers. Autorii studiului susțin că această nouă particulă va putea interacționa cu bosonul Higgs și va fi foarte asemănătoare cu aceasta. Dar masa sa va fi „mai grea”, astfel încât nici cu ajutorul unui colizor sau al acceleratorului de particule, nu poate fi detectată.

Cum se găsește o particulă din a cincea dimensiune?

Se știe că materia obișnuită este compusă din fermioni. Deci, dacă a cincea dimensiune este reală, atunci fermionii cad cel mai probabil în ea. Și dacă aceste particule „grele” există, atunci conectează în mod necesar materia vizibilă cu componentele materiei întunecate. Studiind ecuațiile 5D pentru masele particulelor fermionice, fizicienii au ajuns la concluzia că „dacă această particulă grea există, atunci va asocia în mod necesar materia vizibilă pe care o cunoaștem și pe care am studiat-o în detaliu cu componentele materiei întunecate, dacă presupunem că materia întunecată este alcătuită din fermioni fundamentali care se află într-o dimensiune suplimentară."

Image
Image

Autorii au descris particula drept „un posibil nou mesager către sectorul întunecat”.

Interesant este că, cu ajutorul unei teorii inovatoare, abundența materiei întunecate în spațiu în experimentele astrofizice poate fi explicată. „După ani de căutare a unei posibile confirmări a predicțiilor noastre teoretice, suntem acum încrezători că mecanismul pe care l-am descoperit va face materia întunecată disponibilă pentru experimentele viitoare, deoarece proprietățile noii interacțiuni dintre materia obișnuită și materia întunecată - care este mediată de particula propusă - poate fi calculată exact în cadrul teoriei noastre”, scrie Matthias Neubert, șeful grupului de cercetare.

Mai mult, autorii lucrării științifice consideră că noua particulă pe care au propus-o poate juca un rol important în istoria cosmologică a Universului și poate fi chiar responsabilă pentru crearea undelor gravitaționale.

Recomandat: