Spaans-Duits Theorie Koppel Donkere Materie aan Vervormde Extra Dimensie

Een consortium van onderzoekers uit Spanje en Duitsland heeft een theoretisch raamwerk gepresenteerd dat een directe verbinding legt tussen het kosmische raadsel van donkere materie en een vijfde, vervormde ruimtelijke dimensie. Deze nieuwe benadering bouwt voort op het concept van de 'Warped Extra Dimension' (WED), dat oorspronkelijk in 1999 werd geformuleerd, en biedt een mogelijke oplossing voor twee fundamentele problemen in de hedendaagse natuurkunde. De bevindingen, die in november 2025 bekend werden gemaakt, zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift The European Physical Journal C.

De kern van dit wiskundige model behelst een herformulering van de massa van fermionen, de fundamentele deeltjes die de waarneembare materie vormen. De onderzoekers stellen dat een deel van deze fermionische massa wordt overgedragen naar een additionele, verborgen ruimte, een zogenaamde 'dark sector'. Deze sector zou de eigenschappen van donkere materie bezitten zonder de principes van het gevestigde Standaardmodel van de deeltjesfysica te schenden. Donkere materie is cruciaal voor de kosmische structuur, aangezien het naar schatting ongeveer vijfenzeventig procent van alle materie in het universum vertegenwoordigt en de noodzakelijke zwaartekracht levert om sterrenstelsels bijeen te houden.

Het aanhoudende gebrek aan een empirisch waargenomen kandidaat voor donkere materie binnen het huidige theoretische kader dwingt wetenschappers de grenzen van de bekende natuurkunde te verkennen. De onderzoekers trekken de conclusie dat deze observatie een noodzaak voor fysica buiten het Standaardmodel impliceert. Bovendien biedt de toepassing van het WED-model op dit probleem een potentieel antwoord op het hiërarchieprobleem, de onverklaarbare lichtheid van het Higgs-boson in vergelijking met de schaal van de zwaartekracht. Historisch gezien dateren de eerste observaties die wezen op het bestaan van donkere materie, zoals het werk van Zwicky in 1933, van ver voor de formulering van het WED-concept in 1999.

Terwijl het Standaardmodel de zichtbare materie en energie beschrijft, die samen slechts ongeveer vijfentwintig procent van de totale energie in het waarneembare universum uitmaken volgens het Lambda-CDM-model, blijft de aard van donkere materie (circa zevenentwintig procent) een groot mysterie. De voorgestelde mechanismen, zoals het idee dat donkere materie bestaat uit WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) die voortkomen uit supersymmetrie, zijn tot op heden experimenteel onbevestigd gebleven. De volgende fase voor dit Spaanse-Duitse onderzoek is het zoeken naar empirische bevestiging van deze dimensionale theorieën.

De onderzoekers benadrukken dat zwaartekrachtsgolfdetectoren de meest veelbelovende instrumenten zijn om indirecte bewijzen te verzamelen voor de interacties die deze extra dimensie met zich meebrengt. Het ontbreken van directe detectie van donkere materie, ondanks de duidelijke gravitationele effecten op de beweging van sterrenstelsels, heeft geleid tot diverse alternatieve benaderingen. De weg voorwaarts ligt in het vertalen van deze verfijnde wiskunde naar meetbare voorspellingen die de huidige generatie van gevoelige observatoria kunnen testen.