Galaktyki ważą więcej, niż wyglądają.
Wiemy o tym, ponieważ nie widzimy w nich wszystkiego, co się w nich kryje. Brakująca masa to niewidzialna struktura spajająca gromady gwiazd – to, co fizycy nazywają ciemną materią. Od dziesięcioleci prześladuje naukowców w białych fartuchach i pisarzy science fiction, pojawiając się we wszystkim, od wirów w Kłamcy po kurz w serii „Mroczne materie” Philapa Larka. Jest to jeden z największych problemów kosmologii. Wiemy, że oddziałuje grawitacyjnie na obiekty. Ale po prostu nie wiemy, co to jest. Albo gdzie się ukrywa.
„Ciemna materia od dziesięcioleci zajmuje miejsce zarówno w fizyce, jak i science fiction…”
Zespół z Uniwersytetu w Sheffield uważa, że ma pomysł. I to nie byle jakie, ale geometryczne.
Rezonans bez zgadywania
Nowa hipoteza sugeruje, że ciemna materia może znajdować się w ukrytym piątym wymiarze.
Mówiąc dokładniej, teoria umieszcza ciemną materię w tej samej przestrzeni, co cząstka przenosząca siłę, zwana ciemnym fotonem. Oto sztuczka: kształt tego dodatkowego wymiaru w naturalny sposób odpowiada masom obu cząstek. Wyobraź sobie brzdąkanie idealnej nuty na strunie gitary. Kiedy trafisz na odpowiednią częstotliwość, instrument zacznie śpiewać.
To jest rezonans ciemnej materii.
Nie jest to zupełnie nowa koncepcja, ale poprzednie modele miały pewien problem. Po prostu zaakceptowali fakt, że rezonans nastąpił. Naukowcy poprawiali liczby, aż się zgadzały, co bardziej przypominało sztukę niż naukę. Czy to rzeczywiście działa?
Doktor Yu-Dai Tsai z Sheffield twierdzi, że tym razem odpowiedź leży w samej geometrii. Brak dopasowania danych.
„Rezonans może wynikać bezpośrednio z geometrii ukrytych wymiarów ” – powiedział Tsai.
Dlaczego nie zobaczymy jej dzisiaj
Dlatego ta teoria jest naprawdę mądra. Wyjaśnia paradoks.
Gdyby ciemna materia aktywnie oddziaływała we wczesnych stadiach Wszechświata, pomogłoby to wyjaśnić ewolucję kosmosu. Ale dzisiaj nie widzimy praktycznie nic. Ona jest obojętna. Widmowy.
Model ten pozwala nam założyć silne interakcje w odległej przeszłości, przy jednoczesnym zachowaniu „ciszy” ciemnej materii obecnie. Geometria tego dodatkowego wymiaru dyktuje takie zachowanie. Zastępuje to, co fizycy zwykle nazywają „dostrajaniem” – tę brzydką część równań, w której liczby są po prostu układane tak, aby działały – naturalnym wynikiem matematycznym.
Żadnych sztucznych korekt. Czysta matematyka.
Praktyczne zastosowania?
Poszukiwanie niewidzialnych obiektów wymaga poważnej technologii. Mówimy o ultraczułych detektorach, układach kriogenicznych i kwantowych kompleksach pomiarowych, które „szepczą” w ciemności.
Narzędzia te nie tylko zbierają kurz na półkach. Znajdują zastosowanie także w innych obszarach. Poprawa obrazowania medycznego? Może. Szybsze obliczenia? Prawdopodobnie. Rozwój globalnej komunikacji? Bardziej prawdopodobne.
„Nasze badania wyznaczają fizykom nowe, jasne cele…”
Artykuł, napisany wspólnie z Taegu Lee, został opublikowany w czasopiśmie Physical Review D. To krok w kierunku połączenia dwóch wielkich tajemnic: ukrytych wymiarów i substancji spajającej nasz Wszechświat.
A może to tylko teoria, która ma sens, dopóki nie udowodnimy, że jest błędna.
Poszukiwania trwają.
