Universum kan ha en femte dimension

Innehållsförteckning:

Universum kan ha en femte dimension
Universum kan ha en femte dimension
Anonim

På 1920-talet, i ett försök att kombinera tyngdkraften och elektromagnetismen, föreslog Theodor Kaluza och Oscar Klein att det fanns en ytterligare dimension utöver de vanliga tre rumsliga dimensionerna och tiden-som i fysiken kombineras till 4-dimensionell rymdtid. Om den existerar, bör en sådan ny dimension vara otroligt liten och omärklig för det mänskliga ögat. I slutet av 1990 -talet upplevde denna idé en anmärkningsvärd renässans när forskare insåg att existensen av den femte dimensionen kunde ge svar på några av de grundläggande frågorna inom partikelfysik. I synnerhet Yuval Grossman vid Stanford University och Matthias Neubert, professor vid Cornell University under dessa år, visade i sin forskning att introduktionen av standardmodellen för partikelfysik i 5-dimensionell rymdtid kan förklara de spännande mönster som observerats i massor av elementära partiklar.

Vad är mörk materia?

Man tror att mörk materia är en mystisk form av materia som är otillgänglig för direkt observation, eftersom den inte deltar i elektromagnetisk interaktion. Mörk materia utgör också det mesta av massan i universum. I början av 1930 -talet förstärkte radioastronom Jan Oort hypotesen om existensen av mörk materia genom att upptäcka att för att den lokala gruppen av galaxer ska kunna röra sig måste det finnas mer materia än vi observerar. Sedan dess har mörk materia hjälpt forskare att förklara hur gravitationen fungerar, eftersom många föremål helt enkelt skulle lösa sig eller falla sönder utan någon form av "x -faktor" - mörk materia. Eftersom denna mystiska substans inte förstör partiklarna som vi ser och”känner”, måste den ha andra speciella egenskaper.

Det finns dock många problem inom fysiken, och förutom mörk materia finns det en rad frågor som det inte finns något svar på inom ramen för standardmodellen.”Ett av de mest betydelsefulla exemplen är det så kallade hierarkiproblemet, frågan om varför Higgs-bosonet är så mycket lättare än den karakteristiska tyngdkraftsskalan. Standardmodellen kan inte rymma några av de andra observerade fenomenen. Ett av de mest slående exemplen är förekomsten av mörk materia”, skriver författarna till studien, publicerad i The European Physical Journal C.

Image
Image

Mystisk mörk materia är osynlig för observation.

Fysiker vid Johannes Gutenberg -universitetet i Mainz, Tyskland, har dragit slutsatsen att mörk materia kan uppstå som ett resultat av aktiviteten hos fermioner - partiklar med halvtaligt snurr. Forskningen syftar till att förklara förekomsten av mörk materia med hjälp av modellen WED (modeller för mörk materia). Under arbetets gång studerades massorna av fermioner, som enligt forskare kan resa till den femte dimensionen genom portaler och skapa mörk materia och "fermionisk mörk materia" i den femte dimensionen.

Som studieförfattarna berättade för VICE, var deras ursprungliga mål "att förklara det möjliga ursprunget för fermionmassor i teorier med en sned extra dimension."

Den nya partikeln, vars existens ännu inte har bevisats, är en slags fermion eller subatomär partikel. Fysiker tror att dessa partiklar kan färdas genom den femte dimensionen och länka mörk materia till all observerbar materia i universum. Författarna till studien hävdar att denna nya partikel kommer att kunna interagera med Higgs -bosonet och kommer att vara mycket lik den. Men dess massa kommer att vara "tyngre", så att den inte kan detekteras med hjälp av en kolliderare eller partikelaccelerator.

Hur hittar man en partikel av den femte dimensionen?

Vanligt material är känt för att bestå av fermioner. Så om den femte dimensionen är verklig så faller fermioner sannolikt in i den. Och om dessa "tunga" partiklar existerar, så förbinder det nödvändigtvis synlig materia med komponenterna i mörk materia. Genom att studera 5D -ekvationerna för massorna av fermioniska partiklar kom fysiker till slutsatsen att "om denna tunga partikel existerar, kommer den nödvändigtvis att associera den synliga materia som vi känner till och som vi har studerat i detalj med komponenterna i mörk materia, om vi antar att mörk materia består av grundläggande fermioner som finns i en extra dimension."

Image
Image

Författarna beskrev partikeln som "en möjlig ny budbärare till den mörka sektorn."

Intressant nog, med hjälp av en innovativ teori, kan överflöd av mörk materia i rymden i astrofysiska experiment förklaras.”Efter år av letande efter möjlig bekräftelse av våra teoretiska förutsägelser är vi nu övertygade om att den mekanism vi har upptäckt kommer att göra mörk materia tillgänglig för framtida experiment, eftersom egenskaperna hos den nya interaktionen mellan vanlig materia och mörk materia - som medieras av vår föreslagna partikel - kan exakt beräknas inom ramen för vår teori”, skriver Matthias Neubert, chef för forskargruppen.

Dessutom tror författarna till det vetenskapliga arbetet att den nya partikel som de föreslog kan spela en viktig roll i universums kosmologiska historia och till och med vara ansvarig för skapandet av gravitationella vågor.

Rekommenderad: