Η γεωμετρία μιας κρυφής διάστασης μπορεί να εξηγήσει φυσικά τον συντονισμό της σκοτεινής ύλης και την αόριστη συμπεριφορά της.
Η σκοτεινή ύλη
Κάθε γαλαξίας φαίνεται να φέρει πολύ περισσότερη μάζα από ό,τι μπορούν να δουν τα τηλεσκόπια. Αυτό το αόρατο υλικό, γνωστό ως σκοτεινή ύλη, μπορεί να συνδέεται με μια κρυφή πέμπτη διάσταση, της οποίας η γεωμετρία διαμορφώνει φυσικά τον τρόπο συμπεριφοράς των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με μια θεωρία που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Σέφιλντ.
Η σκοτεινή ύλη απασχολεί τόσο τη φυσική όσο και την επιστημονική φαντασία εδώ και δεκαετίες, εμφανιζόμενη σε ιστορίες που κυμαίνονται από στροβίλους που καταστρέφουν πλανήτες στο Star Trek μέχρι τη «Σκόνη» που συντηρεί το πολυσύμπαν στην τριλογία φαντασίας His Dark Materials του Philip Pullman.
Στην πραγματική κοσμολογία, παραμένει ένα από τα βαθύτερα ανεπίλυτα ερωτήματα της φυσικής. Οι ερευνητές συμπεραίνουν την ύπαρξή της από την ισχυρή βαρυτική της επιρροή, η οποία βοηθά στη συγκράτηση των γαλαξιών μαζί, αλλά κανένα πείραμα δεν την έχει ανιχνεύσει άμεσα ή δεν έχει διαπιστώσει από τι αποτελείται.
Η ιδέα ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να καταλαμβάνει μια αόρατη επιπλέον διάσταση έχει λάβει αυξανόμενη προσοχή. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Physical Review D επεκτείνει τώρα αυτή την πιθανότητα προτείνοντας ένα πλαίσιο που θα μπορούσε να εξηγήσει τόσο τη συμπεριφορά της σκοτεινής ύλης όσο και τη συνεχιζόμενη αντίστασή της στην ανίχνευση.
Μια κρυφή διάσταση ευθυγραμμίζει τη σκοτεινή ύλη
Το μοντέλο τοποθετεί τη σκοτεινή ύλη σε μια επιπλέον διάσταση με ένα σωματίδιο που φέρει δύναμη, το οποίο ονομάζεται σκοτεινό φωτόνιο. Το σχήμα και η γεωμετρία αυτής της διάστασης φέρνουν φυσικά τις μάζες των δύο σωματιδίων σε μια ακριβή ευθυγράμμιση. Αυτή η ευθυγράμμιση παράγει συντονισμό σκοτεινής ύλης, ένα φαινόμενο που είναι γενικά συγκρίσιμο με την ισχυρή δόνηση που δημιουργείται όταν ένα μουσικό όργανο φτάνει στη σωστή νότα.
Ο Δρ. Yu-Dai Tsai, ανώτερος ερευνητής της Βασιλικής Εταιρείας Dorothy Hodgkin στο Πανεπιστήμιο του Sheffield, δήλωσε: «Ο συντονισμός σκοτεινής ύλης είναι ήδη γνωστό ότι είναι μια ισχυρή ιδέα, με τη δυνατότητα να αλλάξει την κατανόησή μας για το πώς παρήχθη η σκοτεινή ύλη στο πρώιμο σύμπαν και πώς την αναζητούμε σήμερα.
«Αλλά πολλά προηγούμενα μοντέλα συντονισμού σκοτεινής ύλης έχουν αντιμετωπίσει τον συντονισμό ως υπόθεση. Αυτή η εργασία δίνει μια πιθανή βαθύτερη προέλευσή του: ο συντονισμός μπορεί να προέρχεται απευθείας από τη γεωμετρία των κρυφών διαστάσεων.
«Αυτός ο συντονισμός μπορεί να κάνει τις αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης πολύ ισχυρότερες σε κρίσιμες εποχές της κοσμικής ιστορίας, όπως στο πρώιμο Σύμπαν. Το κρίσιμο είναι ότι το μοντέλο επιτρέπει αυτές τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις στο παρελθόν, ενώ παράλληλα εξηγεί γιατί η σκοτεινή ύλη φαίνεται τόσο αδρανής και δύσκολο να ανιχνευθεί σήμερα».
Η γεωμετρία αντικαθιστά την τεχνητή λεπτή ρύθμιση
Οι φυσικοί έχουν μελετήσει προηγουμένως τη συντονισμένη σκοτεινή ύλη και τις επιπλέον διαστάσεις ως ξεχωριστές έννοιες. Αυτά τα προηγούμενα μοντέλα, ωστόσο, συχνά απαιτούσαν τη ρύθμιση των μαζών των σωματιδίων με εξαιρετική ακρίβεια ή την «τακτοποίηση με το χέρι» πριν λειτουργήσει η υποκείμενη φυσική.
Το μοντέλο του Σέφιλντ υποδηλώνει ότι αυτή η στενή ευθυγράμμιση μπορεί να προκύψει φυσικά από τη μαθηματική δομή της επιπλέον διάστασης και όχι από μια επιβεβλημένη σύμπτωση.
«Η κατανόηση της σκοτεινής ύλης θα αποτελούσε μια βαθιά πρόοδο στη γνώση της ανθρωπότητας για το σύμπαν και από τι είναι φτιαγμένος», πρόσθεσε ο Γιου-Ντάι.
«Η έρευνά μας δίνει στους φυσικούς σαφείς νέους στόχους στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης, ενώ παράλληλα συνδέει δύο από τις μεγαλύτερες ιδέες στη θεμελιώδη φυσική: το μυστήριο της σκοτεινής ύλης και την ύπαρξη κρυφών διαστάσεων».
Η αναζήτηση της σκοτεινής ύλης μπορεί επίσης να παράγει πρακτικά οφέλη πέρα από την κοσμολογία. Οι τεχνολογίες που αναπτύχθηκαν για αυτά τα πειράματα, συμπεριλαμβανομένων των υπερευαίσθητων ανιχνευτών, της κρυογονικής, των ηλεκτρονικών χαμηλού θορύβου και των κβαντικών συστημάτων μέτρησης, μπορούν να συμβάλουν στην πρόοδο της ιατρικής, της πληροφορικής και των παγκόσμιων επικοινωνιών.
www.worldenergynews.gr
