Da li je tamna materija trag koji vodi ka skrivenom sloju stvarnosti? Zamislite da vam fizičari kažu da su možda pronašli dokaze o skrivenoj dimenziji smeštenoj unutar same stvarnosti.

To je uvod u jednu od najneverovatnijih ideja moderne fizike – da sićušne „izobličene“ dimenzije možda postoje svuda oko nas i da čestice koje klize kroz njih mogu da objasne misteriju tamne materije. Ovu teoriju popularizovao je Popular Mechanics u priči pod naslovom „Scientists Are Pretty Sure They Found a Portal to the Fifth Dimension“ . Ova hipoteza dobija sve više na težini, naročito nakon serije istraživanja objavljenih između 2021. i 2026. godine, koja su pokušala da reše jedan od najvećih kosmičkih problema: šta je tamna materija?

Šta je teorija „izobličene“ pete dimenzije?

Osnova ove priče je model poznat kao Warped Extra Dimension (WED) ili Randall-Sundrum model, koji datira iz 1999. godine. Ovaj model polazi od ideje da naš univerzum nema samo tri prostorne i jednu vremensku dimenziju, već petu dimenziju koja je „izobličena“ – drugim rečima, zakrivljena ili sabijena na način koji nije ujednačen .

Iako je ovaj model decenijama bio intrigantan, tek 2021. godine tim naučnika sa Univerziteta u Majncu (Nemačka), predvođen Matijasom Nojbertom, po prvi put ga je koherentno iskoristio da objasni zašto tamna materija postoji .

IZJAVA – istraživački tim Univerziteta u Majncu (European Physical Journal C, 2021):
„Nema održivog kandidata za tamnu materiju u standardnom modelu fizike, pa već sama ta činjenica zahteva postojanje nove fizike.“ 

Istraživači su otkrili da bi prostiranje fermiona (osnovnih čestica poput elektrona i kvarkova) kroz tu petu dimenziju moglo stvoriti ono što nazivamo tamnom materijom. Zamislite to kao portal – čestice „klize“ u petu dimenziju i tamo ostavljaju trag koji u našem univerzumu deluje kao nevidljiva masa. Kako jedan od naučnika objašnjava, tamna materija ne bi bila „egzotična“ čestica skrivena u našem prostoru, već posredni rezultat čestica koje „borave“ u drugoj geometrijskoj ravni univerzuma .

Zašto je ovo važno? Novi odgovori na stara pitanja

Teorija pete dimenzije ne pokušava da objasni samo tamnu materiju – ona se bavi i takozvanim problemom hijerarhije. To je pitanje zašto je Higsov bozon (čestica koja daje masu svemu oko nas) toliko lakši u odnosu na Plankovu masu (prirodnu skalu gravitacije). Odnos je neverovatan: Higsov bozon je oko 10¹⁵ puta lakši. Peta dimenzija nudi elegantno rešenje jer omogućava da se mase „redistribuiraju“ kroz ovaj dodatni prostor .

Praktična posledica ove teorije je da ona nudi konkretan put ka potencijalnoj detekciji. Dok mnoge hipoteze o tamnoj materiji ostaju nedokazive, model pete dimenzije predviđa da bi gravitacioni talasi mogli da odaju postojanje ovog „portala“. Kako prenosi Gizmodo, ako fermioni zaista stupaju u interakciju sa izobličenom petom dimenzijom, taj bi proces stvarao specifične signale u obliku gravitacionih talasa, različite od onih koje stvaraju crne rupe .

IZJAVA – istraživači u studiji (European Physical Journal C, 2021):
„Peta dimenzija rešava problem mase Higsovog bozona i istovremeno nudi obilje tamne materije koje odgovara kosmološkim zapažanjima, a pritom izmiče detekciji u tradicionalnim eksperimentima.“ 

Ovo je ključno: tamna materija iz ove teorije ne može se detektovati u sudaračima čestica poput Velikog hadronskog sudarača (LHC) jer ne stupa u interakciju sa našom stvarnošću na način koji ti detektori mere. Ona samo utiče na gravitaciju.

Šta su naučnici rekli?

Gijom Kačapalja (Univerzitet Lion), koautor studije o gravitonima (2022):

„Glavna prednost masivnih gravitona kao čestica tamne materije jeste u tome što su u interakciju samo putem gravitacije, pa se mogu izmaći pokušajima da se njihovo prisustvo detektuje.“ 

Matijas Nojbert (Univerzitet u Majncu), vođa istraživačkog tima:

„Nakon godina traganja za mogućim potvrdama naših teorijskih predviđanja, sada smo uvereni da će mehanizam koji smo otkrili učiniti tamnu materiju dostupnom budućim eksperimentima. Na kraju – tako se nadamo – nova čestica može biti otkrivena prvo kroz interakcije sa tamnim sektorom.“ 

Kako bi teorija mogla da se potvrdi?

• Gravitacioni talasi: Detektori širom sveta (LIGO, Virgo, KAGRA) postaju sve osetljiviji; jedna od ideja je da bi se specifični „otisci“ pete dimenzije mogli pojaviti u budućim merenjima 
• Budući sudarači čestica: CERN-ov Future Circular Collider (FCC), čiji se početak rada očekuje 2035. godine, mogao bi da bude dovoljno osetljiv da zabeleži tragove ovih interakcija 
• Veštačke simulacije: Kompjuterski modeli koji prate ponašanje čestica u više dimenzija; najnovija istraživanja sugerišu da u stabilizovanim uslovima model funkcioniše 

Čak je i Pentagona, kroz svoju agenciju DIA (Defense Intelligence Agency), između 2008. i 2012. godine uložio 22 miliona dolara u istraživanje koje je uključivalo i fenomenologiju dodatnih dimenzija .

Šta to sve znači?

Ova teorija nije egzotična spekulacija – ozbiljna je hipoteza zasnovana na matematičkim modelima koji su danas sastavni deo istraživanja na univerzitetima širom Evrope i sveta. Iako naučnici ne tvrde da je peta dimenzija dokazana, oni su pokazali da – ukoliko postoji – može elegantno da objasni dve najveće zagonetke savremene fizike: odakle dolazi tamna materija i zašto je naš univerzum ovako „lako“ građen.

U svakom slučaju, ovo istraživanje  otvara vrata mogućnosti da je naš univerzum samo „jedan sloj“ deblje stvarnosti – nešto što bi, ako se dokaže, predstavljalo najveći pomak u fizici od Ajnštajnovih dana.

Izvori: popularmechanics / Yahoo News / MPM obrada