Da li se tamna materija krije u petoj dimenziji? Nova teorija mogla bi da promeni naše razumevanje svemira

Zamislite da najveći deo svemira nije nevidljiv zato što ga još nismo pronašli, već zato što se nalazi na mestu kojem uopšte nemamo pristup. Upravo na toj smeloj ideji zasniva se novo teorijsko istraživanje koje pokušava da odgovori na jedno od najvećih pitanja savremene fizike – šta je zapravo tamna materija. Umesto da je posmatraju kao skup misterioznih čestica koje prolaze kroz naš svemir, istraživači predlažu da njena svojstva možda proizlaze iz skrivene pete dimenzije prostora, piše SciTech Daily.

Na prvi pogled, ovakva pretpostavka zvuči kao zaplet naučnofantastičnog romana. Međutim, dodatne dimenzije već decenijama zauzimaju važno mesto u teorijskoj fizici, a pojedini modeli upravo u njima traže odgovore na pitanja koja Standardni model čestica još ne može da objasni. Novo istraživanje ide korak dalje i pokušava da poveže dve velike kosmičke zagonetke – tamnu materiju i mogućnost postojanja dimenzija koje ljudska čula ne mogu da registruju.

Preporučujemo

Gotovo ceo svemir izgrađen je od nečega što nikada nismo videli. Sve zvezde, planete, galaksije, oblaci gasa i prašine, pa čak i ljudi, čine tek mali deo ukupne materije u kosmosu. Ostatak otpada na tamnu materiju i tamnu energiju. Iako tamna materija ne emituje svetlost, ne odbija je i ne može se direktno posmatrati, njeno postojanje otkriva gravitacija. Upravo zahvaljujući toj nevidljivoj komponenti galaksije ostaju na okupu, zvezde kruže brzinama koje astronomi zaista mere, a svemir se razvija na način koji potvrđuju brojna posmatranja.

Međutim, postoji veliki problem. Uprkos više od osam decenija intenzivnih istraživanja, naučnici još nisu uspeli da otkriju od čega je tamna materija sačinjena. Izuzetno osetljivi podzemni detektori, eksperimenti na najvećim akceleratorima čestica i precizna astronomska posmatranja do sada nisu pružili konačan odgovor. Što je potraga duže trajala bez uspeha, to je postajalo jasnije da možda nije dovoljno tražiti samo novu česticu – možda je potrebno preispitati i način na koji razmišljamo o samom prostoru.

Upravo od te ideje polazi tim fizičara sa Univerziteta u Šefildu. Njihov model pretpostavlja da prostor nije ograničen na tri dimenzije koje svakodnevno opažamo. Pored njih mogla bi da postoji i dodatna dimenzija, toliko mala ili specifično „uvijena“ da je današnji instrumenti ne mogu registrovati. Iako za njeno postojanje još nema eksperimentalnih dokaza, ovakvi modeli nisu novost u teorijskoj fizici i predstavljaju ozbiljan pokušaj da se objedine različite sile prirode.

U tom okviru tamna materija više nije izolovana pojava. Ona postaje deo mnogo složenijeg sistema u kojem važnu ulogu ima hipotetička čestica poznata kao tamni foton. Dok obični fotoni prenose elektromagnetnu silu i omogućavaju svetlosti da putuje kroz svemir, tamni fotoni bi bili nosioci potpuno nove interakcije koja deluje isključivo u takozvanom tamnom sektoru. Zbog toga ih nije moguće registrovati instrumentima koji su projektovani za proučavanje poznatih čestica.

Jedan od najzanimljivijih delova novog modela jeste pojava rezonancije tamne materije. U fizici rezonancija označava stanje u kojem sistem izuzetno snažno reaguje kada su ispunjeni određeni uslovi. Autori smatraju da upravo geometrija skrivene pete dimenzije prirodno dovodi do takvog ponašanja. Drugim rečima, način na koji je dodatna dimenzija oblikovana određuje kako će čestice tamne materije međusobno delovati.

To predstavlja značajnu razliku u odnosu na mnoge ranije teorije. Umesto da se pojedine vrednosti unapred podešavaju kako bi se model uklopio sa posmatranjima, ovde željeno ponašanje proizlazi iz same matematičke strukture teorije. Zbog toga autori smatraju da njihov pristup pruža doslednije i elegantnije objašnjenje.

Nova teorija mogla bi da objasni i zašto je tamnu materiju toliko teško otkriti. Prema kosmološkim modelima, neposredno nakon Velikog praska ona je morala intenzivno da međusobno reaguje kako bi nastala količina koju danas opažamo. Danas, međutim, izgleda gotovo potpuno „nemo“, prolazeći kroz običnu materiju bez vidljivih posledica. Model zasnovan na petoj dimenziji omogućava da oba ova naizgled suprotna ponašanja budu deo iste priče.

Posebno je važno što istraživanje ne ostaje samo na zanimljivoj ideji. Autori iznose konkretna predviđanja koja budući eksperimenti mogu da provere. Ukoliko se očekivani potpisi tamnog fotona ili specifičnih interakcija tamne materije jednog dana zaista registruju, teorija će dobiti snažnu eksperimentalnu podršku. Ako se to ne dogodi, fizičari će morati da je odbace ili značajno izmene. Upravo mogućnost provere razlikuje ozbiljnu naučnu hipotezu od puke spekulacije.

Važno je naglasiti da ovo istraživanje nije dokaz postojanja pete dimenzije niti konačno rešenje misterije tamne materije. Reč je o teorijskom modelu koji tek treba da izdrži proveru kroz nova merenja i posmatranja. Ipak, istorija nauke pokazuje da su mnoga velika otkrića počela upravo kao hrabre matematičke ideje. Nekada su i crne rupe, gravitacioni talasi i Higsov bozon postojali samo u jednačinama, da bi mnogo godina kasnije bili potvrđeni eksperimentima.

Bez obzira na to da li će se ova teorija pokazati tačnom, ona podseća koliko toga o svemiru još ne znamo. Sve što možemo da vidimo – zvezde, planete, galaksije i međuzvezdani oblaci – predstavlja tek mali deo kosmičke slagalice. Ako se jednog dana ispostavi da odgovor na pitanje šta je tamna materija zaista leži u dimenziji koju ne možemo neposredno da opazimo, fizičari neće samo rešiti jednu od najvećih misterija moderne nauke. Takvo otkriće moglo bi iz temelja da promeni naše razumevanje prostora, vremena i same strukture svemira.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)