Vytvářejí temnou hmotu fermiony, procházející do páté dimenze?
Temnou hmotu jsme už hledali leckde. Zatím marně. Co to zkusit v páté dimenzi pětirozměrného časoprostoru v modelu Randall–Sundrum? Podle nového výzkumu by fenomén temné hmoty mohly alespoň z části vytvářet fermiony, které pronikají do páté dimenze a tam vytvářejí fermionickou temnou hmotu.
Najdeme temnou hmotu v páté dimenzi? Kredit: Polytope24 / Wikimedia Commons.
Američtí fyzici Raman Sundrum a Lisa Randall v roce 1999 ve dvou nesmírně často citovaných článcích navrhli varianty modelu, kterému se dnes říká Randall–Sundrum. V tomto modelu je časoprostor pětirozměrný (5-dimensional warped geometry) a všechny částice, s výjimkou gravitonů, se nacházejí na bránách (brane). Od té doby fyzici zkoumají stále dost populární model Randall–Sundrum ze všech stran, stále je to ale jenom jedna z hypotéz, jimiž se snažíme vysvětlit vesmír okolo nás.
Adrian Carmona. Kredit: A. Carmona.
Adrian Carmona ze španělské Universidad de Granada a jeho spolupracovníci teď jako první zkusili s pomocí modelu Randall–Sundrum vysvětlit stále velmi palčivý problém s temnou hmotou, která, jak známo, stále uniká našemu poznání. Temná hmota podle všeho působí na okolní vesmír gravitací, zároveň ale prakticky neovlivňuje částice běžné hmoty jinými způsoby. Z toho plyne, že by měla mít nějaké speciální vlastnosti, které jí takové chování umožňují.
A temná hmota není jediná. Carmona s kolegy uvádějí, že částicová fyzika má stále co objasňovat, jako třeba závažný problém fyziky, který si už hodně dlouho říká o vyřešení. Je to problém s hierarchií (hierarchy problem), který vyplývá z dramatických rozdílů mezi slabou silou a gravitací. Vědci například stále nevědí, proč je slabá síla 1024 krát silnější než gravitace. Není pro to žádný zjevný důvod.
Universidad de Granada, logo.
Ve své nedávno zveřejněné studii badatelé v rámci modelu Randall–Sundrum počítají s fermiony, tedy částicemi s poločíselným spinem, které procházejí do páté dimenze, čímž vzniká fenomén temné hmoty a v páté dimenzi se tvoří fermionová temná hmota. Podle Carmony a spol. by fermiony putující mezi dimenzemi pětirozměrného vesmíru mohly vysvětlit alespoň část fenoménu temné hmoty. Jak autoři zdůrazňují, stále nemáme seriózního kandidáta na částici temné hmoty, což otevírá dveře nové fyzice.
Jak bychom takovou teorii mohli ověřit? Podle všeho by fermionickou temnou hmotu v páté dimenzi mohl vystopovat vhodný detektor. Taková technologie by mohla být nadosah, stejně jako případné řešení našich trablů s temnou hmotou. Navíc, pokud by teorie s pátou dimenzí uspěla, měla by řešit i výše zmíněný problém s hierarchií.
