スペインとドイツの研究者、歪んだ余剰次元モデルでダークマターと階層性問題を統合

現代物理学の主要な未解決問題の一つであるダークマターの性質を解明するため、スペインとドイツの研究者グループが新たな理論的枠組みを提唱した。この研究は、1999年に提唱された「歪んだ余剰次元（WED）」の概念を洗練させたものであり、標準模型を破ることなく、フェルミオンの質量が追加の空間へ転送されることでダークマターとして機能するという仮説を打ち立てている。

この理論的進展は、2025年11月にメディアで報じられ、その成果は『The European Physical Journal C』に掲載された。研究の核心は、物質を構成する基本的な素粒子であるフェルミオンの数学的再定式化にある。具体的には、特定のフェルミオンの質量が、仮説上の「ダークセクター」を構成する余剰空間へと移行すると提案されている。このダークセクター内の粒子が、我々の観測可能な宇宙の物質の約75パーセントを占めると推定されるダークマターとして振る舞うという構図である。

ダークマターは銀河団の重力的な支持に不可欠であるものの、直接的な観測は未だ成功していない。このWEDモデルは、素粒子物理学におけるもう一つの大きな未解決問題、すなわちヒッグス粒子の質量が理論的予測よりも著しく軽い「階層性問題」に対する解決策も同時に提供する可能性を秘めている。この理論は、フェルミオンが量子ポータルを通じて第5次元に「拡張」し、その結果として「バルク質量」を獲得すると説明しており、このバルク質量を持つ粒子が観測できないダークマターとして存在すると位置づけられる。

この理論的提案の次の重要な段階は、実験的な検証である。研究者たちは、これらの次元間相互作用の予測を試験するための最も有望な手段として、重力波検出器を挙げている。もし適切な検出器がこの理論特有のシグネチャを捉えることができれば、それはヒッグス粒子の発見以来の物理学における大きな発見となり、別の次元の存在を実証することになる可能性がある。

こうした理論的探求は、宇宙の根源的な謎に挑むものであり、スペインのカナフラン地下研究所のような施設では、国際的な科学者チームがダークマター解明に向けた実験を進めている。また、2025年6月にはサンタンデールで「Dark Matter 2025」会議が開催され、理論から実験に至る最新の進展が議論された。これらの活動は、標準模型を超える物理学の探求が活発であることを示している。