В недавно опубликованном исследовании физики элементарных частиц из Калифорнийского университета в Риверсайде предполагают, что темную материю можно объяснить существованием нового измерения в пространстве-времени.
В астрофизике темная материя это (все еще теоретическая) форма материи, которая составляет около 85% материи во Вселенной. Существование этой невидимой силы вытекает из множества наблюдений во Вселенной, включая гравитационные эффекты, которые не могут быть объяснены общепринятыми теориями гравитации. Поскольку темная материя, по-видимому, не поглощает, не отражает и не излучает электромагнитное излучение, измерение или предоставление окончательных доказательств ее существования до сих пор оказалось невозможным.
Изучение четвертого измерения
В исследовательской статье опубликовано в Журнале физики высоких энергий, группа физиков Калифорнийского университета в Риверсайде говорит, что наличие четвертого измерения может объяснить существование темной материи и объяснить, почему она остается невидимой.
«Наша наблюдаемая Вселенная имеет три пространственных измерения. Мы предполагаем, что может существовать четвертое измерение. Дополнительное измерение может объяснить, почему темная материя так хорошо спряталась от наших попыток изучить ее в лаборатории», — говорит доктор. Филип Танедо, доцент кафедры физика и астрономия в Калифорнийском университете в Риверсайде и соавтор нового исследования в пресс-релизе.
Четвертое измерение? Охота, которая длилась долго
До гипотезы о новом темном измерении долгое время теоретизировали существование невидимых сил.
Впервые он был предложен физиком-математиком и инженером Уильям Томсон В 1884.
Томсон также известен как лорд Кельвин после того, как стал первым британским ученым, возведенным в Палату лордов.
Томсон подсчитал, что масса Млечного Пути отличается от светящейся массы видимых звезд, и пришел к выводу, что «многие из наших звезд, возможно, подавляющее большинство из них, возможно, являются темными телами».
В следующем столетии, ученые сделали многочисленные косвенные наблюдения в поддержку предложенного Томсоном существования «темных тел» или присутствия какой-то невидимой материи, которая оказывает значительное влияние на вселенную.
Мы его не видим, но знаем, что он есть
Основное свидетельство существования невидимой силы исходит из расчетов, показывающих, что галактики не могли бы формироваться или двигаться без большого количества невидимой материи.
До сих пор ученым не удавалось обнаружить темную материю напрямую, что привело большинство физиков к выводу, что вещество должно состоять из небарионных частиц или субатомных частиц, масса которых меньше массы протона. Косвенные доказательства, однако, были достаточно сильными, чтобы заставить большую часть научного сообщества в целом признать существование темной материи (и действительно четырех измерений: ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ четырех).
«Мы живем в океане темной материи, но очень мало знаем о том, что это может быть», — сказал Танедо. «Это одно из самых раздражающих неизвестных явлений в природе. Мы знаем, что он существует, но не знаем, как его искать или почему он не появился там, где мы ожидали».
Может ли 4-е измерение объяснить темную материю?
В новой статье Танедо и его коллеги предполагают, что частицы темной материи не ведут себя как частицы.
«Цель моей исследовательской программы за последние два года — расширить идею о том, что темная материя «разговаривает» с темными силами», — сказал Танедо в пресс-релизе Калифорнийского университета в Риверсайде. «За последнее десятилетие физики осознали, что, помимо темной материи, взаимодействием темной материи могут управлять и другие скрытые темные силы. Подтверждение их существования может полностью переписать правила поиска темной материи».
Танедо повторяет, что это действие «темных сил» можно математически описать теорией, включающей дополнительное четвертое измерение.
Темная материя выглядела бы как непрерывная последовательность соседних частиц в этом четвертом темном измерении. Это могло бы объяснить, как темная материя вызывает любопытное поведение, наблюдаемое в маленьких галактиках.
Дополнительное измерение, повторяющаяся идея
Хотя существование нового четвертого измерения звучит сенсационно, Танедо объяснил, что дополнительные измерения — это просто математический трюк для описания даже обычных теорий.
В конце концов, идея о том, что существование состоит из одного измерения, а на самом деле множества дополнительных дополнительных измерений, также обычно упоминается в теории струн или в голографической вселенной.
Нестандартное мышление
Предыдущие исследования темной материи в основном были сосредоточены на теориях, объясняющих поведение, подобное видимым частицам. Танедо и его коллеги-исследователи говорят, что их новый подход к четвертому измерению исследует новые возможности, которые ранее не рассматривались.
Обычные силы можно описать как один тип частиц с фиксированной массой.
Предлагаемая теория предсказывала, что невидимые частицы могут быть описаны бесконечным числом различных частиц с разными массами, называемыми континуумами.
Разные силы
Исследователи говорят, что постоянная сила этих невидимых частиц будет сильно отличаться от сил, воспринимаемых обычной материей. «Для гравитационной или электрической силы, которую я преподаю на вводном уроке физики, когда вы удваиваете расстояние между двумя частицами, вы уменьшаете силу в четыре раза. С другой стороны, непрерывная сила снижается в восемь раз», — пояснил Танедо.
В статье физики Калифорнийского университета в Риверсайде говорят, что они обнаружили, что непрерывная сила, подобная предложенной, может воспроизводить наблюдения за движением звезд во Вселенной.
Следующий шаг, "темный фотон"
Команда Танедо заявляет, что намерена продолжить расширение своей теории, исследуя модель «темного фотона».
«Это более реалистичный образ темной силы», — сказал Танедо. «Темные фотоны были изучены очень подробно, но наша четырехмерная структура преподнесла несколько сюрпризов. Мы также рассмотрим космологию темных сил и физику черных дыр».
