Галактики важать більше, ніж виглядають.
Ми знаємо це, тому що не бачимо всієї речовини, яка знаходиться всередині них. Зникла маса – невидимий каркас, що утримує скупчення зірок разом, – те, що фізики називають темною матерією. Десятиліттями вона переслідувала як вчених у білих халатах, так і авторів наукової фантастики, з’являючись скрізь: від вихорів у «Вроці» до «Пилу» у циклі Філапа Ларка «Темні початки». Це одна з найбільших проблем у космології. Ми знаємо, що вона впливає на гравітаційно об’єкти. Але ми просто не знаємо, що таке. Або де вона ховається.
«Темна матерія посідає як у фізиці, і у науковій фантажке вже десятиліттями…»
Команда Університету Шеффілда вважає, що вони мають ідею. І не просто будь-яка, а геометрична.
Резонанс без здогадів
Нова гіпотеза передбачає, що темна матерія може перебувати у прихованому п’ятому вимірі.
Конкретніше теорія поміщає темну матерію в один простір з частинкою-переносником сили, яка називається темним фотоном. Ось у чому хитрість: форма цього додаткового виміру природно узгоджує маси обох частинок. Уявіть, що ви отримаєте ідеальну ноту на гітарній струні. Коли ви потрапляєте у необхідну частоту, інструмент співає.
Ось і є резонанс темної матерії.
Це не зовсім нова концепція, але попередні моделі мали проблему. Вони просто ухвалювали факт виникнення резонансу. Вчені підганяли числа, поки вони не збігалися, що виглядало швидше як мистецтво, ніж наука. Чи працює це насправді?
Доктор Ю-Дай Цай із Шеффілда стверджує, що цього разу відповідь закладена у самій геометрії. Ніякого припасування даних.
“Резонанс може випливати безпосередньо з геометрії прихованих вимірювань “, – сказав Цай.
Чому ми не бачимо її сьогодні
Ось чому ця теорія справді розумна. Вона пояснює феномен.
Якщо темна матерія активно взаємодіяла у Всесвіті на ранніх етапах, це допомогло б пояснити еволюцію космосу. Але сьогодні ми майже нічого не бачимо. Вона інертна. Примарна.
Ця модель дозволяє припускати сильні взаємодії у минулому, зберігаючи у своїй «тишу» темної матерії зараз. Геометрія цього додаткового виміру диктує таку поведінку. Вона замінює те, що фізики зазвичай називають «точним настроюванням» — цю потворну частину рівнянь, де числа просто розставляють так, щоб вони працювали, — на природний математичний результат.
Без штучних коригувань. Чиста математика.
Практичні застосування?
Пошук невидимих об’єктів потребує серйозних технологій. Йдеться про ультрачутливі детектори, кріогенні системи та квантові вимірювальні комплекси, які «шепочуться» в темряві.
Ці інструменти не просто припадають пилом на полицях. Вони знаходять застосування та інших областях. Поліпшення медичної візуалізації? Можливо. Швидкі обчислення? Ймовірно. Розвиток світових комунікацій? Швидше за все.
«Наше дослідження дає фізикам чіткі нові цілі…»
Стаття, написана спільно з Таєгу Лі, опублікована в журналі Physical Review D. Це крок до поєднання двох грандіозних загадок: прихованих вимірів та речовини, що утримує наш Всесвіт разом.
Або, можливо, це просто теорія, яка має сенс, доки ми не доведемо її хибність.
Пошуки продовжуються.
