Model Piątego Wymiaru Łączy Ciemną Materię z Deformacją Przestrzeni

Fizycy z Hiszpanii i Niemiec przedstawili nowy model teoretyczny sugerujący powiązanie zagadki ciemnej materii z koncepcją zdeformowanego dodatkowego wymiaru, znaną jako WED (Warped Extra Dimension). Propozycja, która zyskała rozgłos w listopadzie 2025 roku, rozwija ideę sformułowaną pierwotnie w 1999 roku, jednocześnie starając się rozwiązać inne kluczowe problemy fizyki cząstek elementarnych. Publikacja ukazała się na łamach czasopisma The European Physical Journal C, co nadaje jej naukową wagę.

Sednem zaawansowanej pracy jest matematyczna redefinicja fermionów, czyli fundamentalnych składników materii, takich jak kwarki i leptony. Naukowcy postulują, że pewne masy fermionów mogą być transferowane do dodatkowej, ukrytej przestrzeni, tworząc w ten sposób ciemną materię, nie naruszając przy tym rygorystycznych zasad Modelu Standardowego. Ten hipotetyczny „sektor ciemny” stanowiłby niewidzialną część kosmosu, konieczną do wyjaśnienia obserwowanej struktury Wszechświata. Ciemna materia jest kluczowa dla kosmologii, stanowiąc około siedemdziesiąt pięć procent całkowitej materii i zapewniając niezbędne wsparcie grawitacyjne dla gromad galaktyk.

Obecny paradygmat Modelu Standardowego nie oferuje kandydata na cząstkę ciemnej materii, co stanowi jedno z najpoważniejszych wyzwań współczesnej fizyki. Badacze z Hiszpanii i Niemiec konkludują, że ta niezdolność wymusza poszukiwanie fizyki wykraczającej poza znane ramy. Ponadto, model WED proponuje potencjalne rozwiązanie dla problemu hierarchii, który dotyczy zagadki, dlaczego bozon Higgsa jest znacznie lżejszy w porównaniu ze skalą grawitacji. Problem hierarchii, polegający na dysproporcji między siłą oddziaływania słabego a grawitacją, był przedmiotem intensywnych badań teoretycznych, obejmujących supersymetrię i dodatkowe wymiary.

Koncepcje dodatkowych wymiarów, mające na celu unifikację sił, sięgają lat dwudziestych XX wieku, kiedy to Kaluza i Klein spekulowali na temat istnienia wymiaru poza znanymi trzema wymiarami przestrzennymi i czasem. Modele z zakrzywionymi dodatkowymi wymiarami zyskały na popularności w latach dziewięćdziesiątych. Niniejsza praca, bazując na koncepcji WED z 1999 roku, łączy te zagadnienia, sugerując, że masy fermionów są „przenoszone” do tego dodatkowego wymiaru poprzez deformację przestrzeni.

Kluczowym etapem weryfikacji tego modelu jest empiryczne potwierdzenie jego przewidywań. Naukowcy wskazują, że detektory fal grawitacyjnych stanowią najbardziej obiecującą ścieżkę do wykrycia pośrednich dowodów na istnienie przewidywanych oddziaływań wymiarowych. Choć inne teorie również dążą do zgodności z obserwacyjnym bogactwem ciemnej materii, nowa propozycja hiszpańsko-niemiecka koncentruje się na mechanizmie transferu masy fermionowej do sektora ciemnego. Obecny stan prac pozostaje czysto teoretyczny, oczekując na eksperymentalne potwierdzenie, które mogłoby wpłynąć na rozumienie fundamentalnej struktury rzeczywistości.