În afara celor trei dimensiuni spațiale și a celei temporale ar putea exista și alte dimensiuni. O teorie recentă care propune cinci dimensiuni rezolvă o serie de mistere ale fizicii moderne, printre care și cel legat de materia întunecată. Ea dă speranțe oamenilor de știință privind descoperirea unor semnale ale existenței acesteia în viitorul apropiat.
Spațiu-timp: câte dimensiuni?
În teoria actuală, cea a Modelului Standard al fizicii particulelor elementare, spațiu-timpul reprezintă o unică realitate cu patru dimensiuni: trei pentru spațiu și una pentru timp.
Modelul Standard nu explică însă multe dintre fenomenele observate în Univers. În primul rând, el nu conține interacțiunea gravitațională. Apoi, nu ne spune din ce este făcută materia întunecată și nu reușește să explice de ce și cum sunt organizate particulele în familii cu mase diferite.
În acest context, încă din anii ’20 ai secolului trecut au fost propuse teorii cu mai multe dimensiuni care ar putea explica (parte din) misterele actuale. Printre aceste teorii se numără faimoasa teorie a corzilor (string theory), în care numărul dimensiunilor este 10 sau 11.
Există și teorii minimale, în care doar o singură dimensiune în plus face miracole: este vorba despre o teorie care a fost dezvoltată în ultimii ani de către grupul PRISMA+ Cluster of Excellence, Johannes Gutenberg University în Mainz. Acest grup a publicat recent un articol în revista European Physical Journal C, în care se arată că dacă această teorie este valabilă, materia întunecată ar putea să fie descoperită în curând.
Unde sunt aceste dimensiuni în plus?
Dacă ne uităm în jurul nostru vedem doar trei dimensiuni spațiale, la care se adaugă și cea temporală. Unde ar fi atunci a cincea dimensiune? Nu o vedem! Această ar fi „turtită”, adică o dimensiune precum cea de-a treia a unei foi de hârtie – care are două dimensiuni ce se întind în mod teoretic la infinit, cea de-a treia, grosimea, fiind extrem de mică, compactată.
Efectele celei de-a cincea dimensiuni s-ar face simțite în Universul nostru – nu o vedem, însă o simțim prin modul în care fizica funcționează.
Miracolele celei de-a cincea dimensiuni
La oră actuală, Modelul Standard nu oferă explicații asupra existenței materiei întunecate. Această formă de materie exercită atracție gravitațională asupra materiei normale, determinând modul în care se mișcă stelele și galaxiile în Univers.
Se crede că această materie ar fi compusă din particule care nu fac parte din Modelul Standard: deci nu quarci, nu electroni, și nici chiar bosonul Higgs. Mai multe experimente au căutat să producă și să descopere aceste noi particule, atât la acceleratoarele de particule precum LHC, cât și în experimente în laboratoare subterane. Fără rezultate însă!
Noul model cu un Univers care ar avea cinci dimensiuni ajută în acest sens. Pe de o parte, el reușește să explice așa-numita ierarhie a particulelor din Modelul Standard, adică cum sunt acestea distribuite în familii cu masă ce crește de la o familie la alta; pe de altă parte, el prevede existența unor interacțiuni în plus față de cele cunoscute: interacțiuni între particulele de materie întunecată și particulele noastre normale și cunoscute. Mediatorii acestor interacțiuni ar fi explicați tocmai de existența a celei de-a cincea dimensiuni.
Dacă așa stau lucrurile, în viitorul apropiat unul dintre multele experimente care caută să descopere efecte ale unei noi interacțiuni asupra particulelor vizibile ar trebui să găsească urme ale acesteia. Ar fi un rezultat revoluționar ce ne-ar îndruma pașii spre cunoașterea unei noi teorii, a unor noi particule și, de ce nu, a unor noi dimensiuni față de cele în care ne putem mișca (cel puțin la oră actuală).
