Тёмная материя может резонировать в пятом измерении: новая теория связывает две главные загадки физики

Две главные загадки современной науки — природа тёмной материи и возможное существование высших измерений — могут быть связаны. Новое исследование предлагает: тёмная материя может быть такой неуловимой потому, что она «настроена» на пятое измерение. Статья опубликована в журнале Physical Review D.

Тёмная материя составляет около 85 процентов всей массы Вселенной. Она удерживает галактики от распада, но при этом не взаимодействует со светом и проходит сквозь обычную материю, как призрак. Учёные знают, что она существует, но не могут её увидеть или зафиксировать напрямую. Высшие измерения — это не параллельные вселенные с злыми двойниками, а дополнительные пространственные направления, свёрнутые в микроскопические структуры. Теория струн предполагает существование как минимум 11 измерений, но доказательств пока нет.

Исследователи из Университета Шеффилда под руководством Ю-Дай Цая предложили модель, в которой тёмная материя сосуществует с ещё одной гипотетической частицей — тёмным фотоном. Это аналог обычного фотона, но для тёмного сектора. В пятого измерения геометрия формирует резонанс между массами тёмной материи и тёмного фотона. Резонанс — это усиление взаимодействия при совпадении энергий, как у двух струн, звучащих в унисон.

Такие резонансы раньше рассматривали как случайное совпадение, которое нужно подгонять вручную. Новая модель утверждает: резонанс возникает автоматически из формы пятого измерения. Это позволяет тёмной материи сильно взаимодействовать в ранней Вселенной, но оставаться почти невидимой сегодня. Именно это учёные и наблюдают: тёмная материя участвовала в формировании структур, но сейчас почти не взаимодействует с обычным веществом.

Геометрия пятого измерения определяет соотношение масс частиц — без подгонок и допущений. Это делает модель внутренне согласованной и позволяет делать конкретные предсказания: какие массы частиц искать в экспериментах, какие сигналы могут появиться в детекторах нового поколения.

Работа объединяет две давние загадки. Вместо того чтобы рассматривать их по отдельности, авторы показывают, что они могут быть связаны. Если модель подтвердится, это станет прорывом в понимании того, из чего на самом деле состоит Вселенная. Пока это лишь теория, но она уже даёт физикам новые цели для поисков. И если тёмная материя действительно «настроена» на пятое измерение, то ответ на вопрос, что скрывается за пределами видимой реальности, может оказаться ближе, чем мы думаем.