Физики-теоретики предложили поискать темную материю в пятом измерении
Темная материя может естественным образом резонировать с пятым, скрытым измерением. Такую гипотезу выдвинули физики-теоретики из Шеффилдского университета. Опубликованная в Physical Review D работа дает подсказки для будущих экспериментов, в которых загадочная субстанция либо будет наконец найдена, либо будет существенно сужено пространство параметров для ее поиска.
Идея о скрытом дополнительном измерении, которое может помочь в обнаружении темной материи, в последние годы высказывалась не раз. Шеффилдские физики пошли дальше — предложили концептуальный механизм, объясняющий, как темная материя ведет себя и почему ее так трудно зарегистрировать, и подкрепили его развитым математическим аппаратом.
По этой модели, темная материя находится в скрытом дополнительном измерении вместе с частицей-переносчиком взаимодействия — темным фотоном. Теория утверждает, что конкретная геометрия и форма этого измерения заставляют массы частиц выстраиваться в строго определенном соотношении — что порождает так называемый резонанс темной материи.
«Резонанс темной материи уже давно считается мощной идеей, способной изменить наши представления о том, как темная материя рождалась в ранней Вселенной и как мы должны ее искать сегодня. Во многих предыдущих моделях резонанс просто постулировался как допущение. Наша работа предлагает его возможный глубинный источник: резонанс может возникать непосредственно из геометрии скрытых измерений. Такой резонанс способен значительно усилить взаимодействия темной материи в ключевые моменты космической истории — например, в ранней Вселенной. Принципиально важно, что наша модель допускает эти сильные взаимодействия в прошлом, но при этом объясняет, почему сегодня темная материя выглядит такой инертной и почти неуловимой», — говорит физик Ю-Дай Цай, один из авторов статьи.
Резонансная темная материя и дополнительные измерения по отдельности изучались и раньше, но прежние модели требовали, чтобы массы частиц были подобраны вручную с ювелирной точностью — лишь тогда физика «сходилась». Шеффилдское исследование показывает, что эта идеальная подгонка — не случайность, а естественное следствие самой математической структуры скрытого измерения.
«Понимание природы темной материи стало бы огромным шагом в познании Вселенной. Наша работа дает физикам четкие новые ориентиры в поисках темной материи и одновременно связывает две фундаментальные идеи физики — загадку темной материи и существование скрытых измерений», — резюмирует Цай.
Поиски темной материи, помимо их фундаментального научного значения, косвенно способствуют практическим технологическим прорывам. Разрабатываемые для этого сверхчувствительные детекторы, криогенные системы, малошумящая электроника и технологии квантовых измерений находят применение в медицине, вычислительной технике и глобальных коммуникациях.
