最近発表された研究で、カリフォルニア大学リバーサイド校の素粒子物理学者は、暗黒物質は時空の新しい次元の存在によって説明できると理論づけています。
天体物理学では、 ダークマター それは、宇宙の物質の約 85% を構成する (まだ理論的な) 形態の物質です。 この目に見えない力の存在は、受け入れられている重力理論では説明できない重力効果を含む、宇宙でのさまざまな観察を通じて暗示されています。 暗黒物質は電磁放射を吸収、反射、放出しないように見えるため、その存在の決定的な証拠を測定したり提供したりすることは、これまでのところ不可能であることが証明されています。
四次元の研究
研究論文で Journal of High Energy Physics に掲載、カリフォルニア大学リバーサイド校の物理学者チームは、XNUMX 次元の存在が暗黒物質の存在を説明し、なぜそれが見えないままなのかを説明できると述べています。
「私たちが観察している宇宙には、XNUMX 次元の空間があります。 私たちは、XNUMX 次元が存在する可能性があることを提案します。 研究室での研究の試みから暗黒物質がうまく隠れた理由は、この余分な次元が説明できるかもしれません」 フィリップ・タネド、助教 物理学 と UC リバーサイドの天文学と新しい研究の共著者がプレス リリースで発表されました。
XNUMX次元? 長い間続いた狩り
新しい暗い次元の仮説の前に、目に見えない力の存在は長い間理論化されてきました。
これは、数学物理学者およびエンジニアによって最初に提案されました。 ウィリアム・トムソン 1884インチ
トムソンは、貴族院に昇格した最初の英国の科学者であるため、ケルビン卿としても知られています。
トムソンは、天の川の質量が目に見える星の発光質量とは異なると推定し、「私たちの星の多く、おそらくそれらの大部分はおそらく暗い体である」と結論付けました。
次の世紀に、科学者たちは、トムソンが提案した「暗黒物質」の存在、または宇宙に重大な影響を与えるある種の目に見えない物質の存在を支持するために、数多くの間接的な観察を行ってきました。
私たちはそれを見ませんが、そこにあることは知っています
目に見えない力の存在の主な証拠は、銀河は大量の目に見えない物質がなければ形成も移動もしないという計算から得られます。
これまでのところ、科学者は暗黒物質を直接検出することができず、ほとんどの物理学者は、物質は非バリオン粒子または陽子よりも質量が小さい亜原子粒子で構成されている必要があると結論付けています。 しかし、間接的な証拠は、ほとんどの科学界が暗黒物質の存在を一般的に受け入れるように導くのに十分強力です(そして、実際には、少なくともXNUMXつの次元の)。
「私たちは暗黒物質の海に住んでいますが、それが何であるかについてはほとんどわかっていません」と種藤氏は語った。 「これは、自然界で最も刺激的な既知の未知の XNUMX つです。 それが存在することはわかっていますが、それを探す方法や、なぜ期待した場所に表示されなかったのかがわかりません。」
4次元は暗黒物質を説明できますか?
新しい論文の中で、種藤と彼の同僚は、暗黒物質の粒子は粒子のように振る舞わないことを示唆している.
「過去XNUMX年間の私の研究プログラムの目標は、ダークマターがダークフォースに「話しかける」という考えを拡張することです」と、種藤氏はカリフォルニア大学リバーサイド校のプレスリリースで述べた. 「過去 XNUMX 年間で、物理学者は、ダークマターに加えて、他の隠されたダークフォースがダークマターの相互作用を支配できることに気付きました。 彼らの存在を確認することは、ダークマターの探索方法に関するルールを完全に書き換えることができる」.
種藤は、この「闇の力」の操作は、追加の XNUMX 次元を含む理論によって数学的に説明できると繰り返し述べています。
暗黒物質は、このXNUMX番目の暗黒物質内の隣接する粒子の連続したシーケンスとして表示されます。 これは、暗黒物質が小さな銀河で見られる奇妙な振る舞いのいくつかをどのように引き起こすかを説明するでしょう。
余分な次元、繰り返されるアイデア
新しい四次元の存在はセンセーショナルに聞こえるが、種藤は、余分な次元は、普通の理論を説明するための単なる数学的トリックであると説明した.
結局のところ、存在が XNUMX つの次元で構成されているという考え、実際には多くの余分な次元もまた、ひも理論やホログラフィック宇宙の理論でも一般的に言及されています。
常識にとらわれない考え方
ダークマターの過去の研究は、主に目に見える粒子に似た振る舞いを説明する理論に焦点を当ててきました。 タネドと彼の研究仲間は、XNUMX 次元への彼らの新しいアプローチは、これまで考えられなかった新しい可能性を探っていると言います。
通常の力は、固定された質量を持つ単一タイプの粒子として説明できます。
提案された理論は、目に見えない粒子は、連続体と呼ばれる異なる質量を持つ無限の異なる粒子によって記述できると予測しました。
異なる力
研究者たちは、これらの目に見えない粒子の継続的な力は、通常の物質によって知覚される力とは非常に異なると述べています。 「物理学の入門クラスで教える重力または電気の力の場合、XNUMX つの粒子間の距離を XNUMX 倍にすると、力は XNUMX 分の XNUMX に減少します。 一方、連続力は最大 XNUMX 分の XNUMX に減少します」と種藤氏は説明します。
論文の中で、カリフォルニア大学リバーサイド校の物理学者は、提案されたような連続的な力が宇宙の星の動きの観測を再現できることを発見したと言います。
次のステップ、「ダークフォトン」
タネド氏のチームは、「ダーク フォトン」モデルを探索することにより、理論を拡張し続けるつもりであると言います。
「ダークフォースの方がリアルなイメージです」と種藤氏は語る。 「暗い光子は非常に詳細に研究されてきましたが、私たちの XNUMX 次元構造にはいくつかの驚きがあります。 また、ダーク フォースの宇宙論とブラック ホールの物理学も調べます。」