Mô Hình Chiều Không Gian Phụ Mới Liên Kết Vật Chất Tối Với Hạt Higgs

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Tây Ban Nha và Đức đã công bố một khuôn khổ lý thuyết mới, đề xuất một cơ chế kết nối trực tiếp giữa vật chất tối và một chiều không gian phụ bị biến dạng. Công trình, được truyền thông đăng tải vào tháng 11 năm 2025, tập trung vào việc tinh chỉnh khái niệm “chiều không gian phụ bị biến dạng” (Warped Extra Dimension – WED), vốn được hình thành lần đầu tiên vào năm 1999. Sự phát triển lý thuyết này nhằm mục đích giải quyết hai trong số những thách thức lớn nhất của vật lý hiện đại: bản chất của vật chất tối và vấn đề phân cấp liên quan đến khối lượng của hạt Higgs.

Cốt lõi của mô hình mới là sự cải tổ về mặt toán học đối với các hạt fermion, những thành phần cơ bản tạo nên vật chất thông thường. Các nhà khoa học đề xuất rằng một phần khối lượng của các fermion này được chuyển dịch sang một không gian bổ sung, một “khu vực tối” giả định, mà không vi phạm các nguyên lý của Mô hình Chuẩn vật lý hạt. Vật chất tối, ước tính chiếm khoảng bảy mươi lăm phần trăm tổng khối lượng vật chất trong vũ trụ, đóng vai trò là nền tảng hấp dẫn vô hình duy trì sự ổn định của các cụm thiên hà. Sự tồn tại của nó là một bí ẩn sâu sắc vì nó không tương tác trực tiếp với vật chất thông thường, thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm kiếm các khuôn khổ vật lý vượt ra ngoài những gì đã biết. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí The European Physical Journal C.

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng sự thiếu vắng một ứng viên vật chất tối khả thi trong khuôn khổ Mô hình Chuẩn hiện tại là bằng chứng cho sự cần thiết của vật lý mới. Hơn nữa, mô hình WED được tinh chỉnh này còn đưa ra một giải pháp tiềm năng cho vấn đề phân cấp, một câu hỏi lớn về lý do tại sao khối lượng của hạt Higgs lại nhỏ hơn nhiều so với các dự đoán lý thuyết khác. Sự liên hệ giữa hạt Higgs và các chiều không gian phụ đã được các nhà vật lý khác xem xét, với một số nghiên cứu trước đó phác thảo một trường vô hướng tương tự trường Higgs liên quan đến hạt giả tưởng trong không gian 5 chiều.

Việc kiểm chứng thực nghiệm là bước đi tối quan trọng tiếp theo để xác nhận tính hợp lệ của các tiên đoán lý thuyết này. Các nhà khoa học tham gia dự án nhấn mạnh rằng các máy dò sóng hấp dẫn là con đường hứa hẹn nhất để phát hiện các dấu hiệu gián tiếp của những tương tác chiều không gian này. Sóng hấp dẫn, những gợn sóng trong không-thời gian được tạo ra bởi các sự kiện vũ trụ dữ dội như sự hợp nhất của các lỗ đen, được coi là công cụ lý tưởng để thăm dò các chiều không gian nằm ngoài không-thời gian 4 chiều quen thuộc. Lực hấp dẫn là lực duy nhất được cho là có khả năng lan truyền qua tất cả các chiều không gian mà nó tồn tại, khiến sóng hấp dẫn trở thành đối tượng đặc biệt nhạy cảm với sự tồn tại của các chiều phụ.

Khái niệm về các chiều không gian phụ không phải là mới trong vật lý lý thuyết; ví dụ, Lý thuyết Dây yêu cầu ít nhất sáu chiều không gian dư để các phương trình toán học của nó nhất quán. Tuy nhiên, những nỗ lực tìm kiếm trực tiếp các dấu hiệu của các chiều dư này tại các máy gia tốc như LHC vẫn chưa mang lại kết quả cụ thể. Mô hình WED từ năm 1999, nay được làm mới, đại diện cho một nỗ lực lý thuyết liên tục nhằm thống nhất các lực cơ bản và giải thích các hiện tượng chưa được giải đáp bằng cách sử dụng cấu trúc không gian đa chiều. Sự phát triển này, nếu được xác nhận, sẽ là một bước tiến lớn trong việc xây dựng một lý thuyết thống nhất, vượt qua những giới hạn của Mô hình Chuẩn đã được củng cố bởi việc phát hiện hạt Higgs vào năm 2012. Hiện tại, công trình này vẫn nằm trong lĩnh vực lý thuyết thuần túy, chờ đợi sự xác nhận từ các quan sát thực nghiệm tinh vi trong tương lai.