Ученые считают, что темная материя может скрываться в дополнительном измерении

За последние 30 лет физики использовали все имеющиеся в их распоряжении средства – от мощных телескопов до гигантских подземных экспериментов и коллайдеров частиц, чтобы каким-то образом наблюдать таинственную темную материю, которая, как считается, составляет 85% всей материи во Вселенной и не поддается прямому наблюдению, так как не вступает в электромагнитное взаимодействие. Исследователи судят о ее существовании исходя из гравитационного воздействия, которое темная материя оказывает на движение звезд или галактик. По мнению группы исследователей из Калифорнийского университета в Риверсайде, дополнительное измерение в пространстве-времени может скрывать в себе. Наша наблюдаемая вселенная имеет три измерения пространства и, как полагают авторы нового исследования, может существовать четвертое измерение, о котором знают только темные силы. Физики полагают, что некоторые невидимые частицы темной материи взаимодействуют с другими невидимыми частицами таким образом, что эти вторые частицы ведут себя не так, как другие, проходя через дополнительное измерение.

Эта таинственная материя

Материя в том виде, в каком мы ее знаем – атомы, звезды, планеты, деревья, камни и мы – составляет менее 5% известной Вселенной. Остальное остается загадкой. Астрономы и космологи считают, что около 25% нашей Вселенной состоит из чего—то, называемого темной материей, а остальное – около 70% – из темной энергии. Темная материя не взаимодействует со светом, поэтому увидеть ее нельзя. Единственная причина, по которой мы можем судить о ее существовании, заключается в том, что она взаимодействует с гравитацией.

По сути, гравитации, создаваемой видимой массой галактик и скоплений, недостаточно, чтобы удерживать их вместе – должна присутствовать какая-то дополнительная масса, чтобы создать необходимую дополнительную гравитацию. Без темной материи звезды, вероятно, были бы разбросаны по всей Вселенной. Галактик, включая наш Млечный Путь, а следовательно, и нас, не существовало бы.

Темная материя не взаимодействует со светом, поэтому мы не можем ее видеть.

Новая теория, возможно, наконец позволит ученым объяснить существование таинственной темной материи. Результаты нового исследования предполагают, что темная материя может быть скрыта в дополнительном измерении пространства-времени, все еще недоступном для нас.

Четвертое измерение

Новое исследование, разработанное в Калифорнийском университете в Риверсайде и опубликованное в журнале Journal of High Energy Physics volume физики высокой энергии, предполагает, что темная материя скрыта в дополнительном измерении пространства-времени.

Согласно этой теории, некоторые частицы темной материи не ведут себя как известные частицы, потому что они взаимодействуют с другими, еще более невидимыми частицами, принадлежащими к другому измерению – что и препятствуют их прямому наблюдению.

Ведущий автор нового исследования Филипп Танедо объясняет в своем заявлении, что эти скрытые темные силы могут управлять взаимодействиями, происходящими в лоне темной материи.

Cкрытые темные силы могут управлять взаимодействиями, происходящими в самомо сердце таинственной темной материи.

Он добавляет, что эти темные силы математически описываются теорией с дополнительными размерами: они появляются как континуум частиц, которые могут прояснить аномалии, наблюдаемые в небольших галактиках. Это означает, что темная материя ведет себя по-разному в небольших галактиках, где она оказывает очень сильное притяжение на себя.

Такое поведение, как показывают предыдущие исследования, связано с тем, что три дополнительных измерения, в дополнение к трем пространственным, к которым мы привыкли, изменяют эффекты гравитации на очень коротких расстояниях. Эти астрономические наблюдения темной материи, как отмечают в журнале Nature, дают первые потенциальные доказательства существования дополнительных измерений.

«Наша наблюдаемая Вселенная имеет три пространственных измерения. Мы предполагаем, что может существовать четвертое измерение, о котором знают только темные силы. Дополнительное измерение может объяснить, почему темная материя так хорошо скрывается от наших попыток изучить ее в лаборатории», – объясняет Танедо.

С момента своего появления теория струн пережила разные времена.

Он считает, что теории, которые постулируют существование нового типа силы, до сих пор неизвестного науке, могут объяснить свойства темной материи. Между тем, ключевой особенностью сверхпрочной теории является то, что сила между частицами темной материи описывается бесконечным числом различных частиц с разными массами, называемых континуумом.

В теории Танедо сила этого континуума может воспроизводить звездные движения, наблюдаемые в небольших галактиках. Танедо также предполагает, что сила между частицами темной материи поразительно отличается от сил, регулирующих обычную материю.

Интересно, что существование дополнительных измерений обусловлено, среди прочего, теорией суперструн, согласно которой существует до 11 пространственных измерений. Все больше укрепляется идея о том, что какая-то из них связана с темной материей.