Physiker haben vermutet, dass dunkle Materie in einer anderen Dimension existiert
Physiker haben vermutet, dass dunkle Materie in einer anderen Dimension existiert
Anonim

Amerikanische Physiker haben die Möglichkeit der Existenz einer besonderen Art von Kräften theoretisch begründet, die die Eigenschaft der Dunklen Materie erklären, der Beobachtung zu entgehen. Um sie zu beschreiben, wendeten die Autoren einen mathematischen Ansatz an, der auf dem Prinzip der zusätzlichen Dimensionen basiert. Die Forschungsergebnisse werden im Journal of High Energy Physics veröffentlicht.

Wissenschaftler schätzen, dass die Dunkle Materie etwa 85 Prozent des materiellen Universums ausmacht. Im Gegensatz zu gewöhnlicher Materie kann dunkle Materie jedoch nicht nachgewiesen werden oder ihre Eigenschaften können verloren gehen, da sie kein Licht absorbiert, reflektiert oder emittiert.

Physiker der University of California in Riverside haben vorgeschlagen, dass es in der Raumzeit eine zusätzliche Dimension gibt, in der nach dunkler Materie gesucht werden muss. Diese Hypothese ist eine Variante der Theorie der Self-Interacting Dark Matter (SIDM - Self-interacting dark matter) - demnach interagieren praktisch unsichtbare Teilchen durch eine unbekannte dunkle Kraft miteinander, wodurch sie sich nicht mehr verhalten wie Partikel und werden völlig unsichtbar.

"Wir leben in einem Ozean aus dunkler Materie, aber wir wissen sehr wenig darüber, was es sein kann. Wir wissen, dass es existiert, aber wir wissen nicht, wie wir danach suchen sollen, und wir können nicht erklären, warum wir es nicht dort gefunden haben, wo wir es gefunden haben." „Im letzten Jahrzehnt haben Physiker verstanden, dass Wechselwirkungen mit dunkler Materie durch verborgene dunkle Kräfte gesteuert werden können. Sie können die Regeln, wie man nach dunkler Materie suchen sollte, komplett neu schreiben.“

Die Autoren bewiesen, dass die Wirkung dunkler Kräfte, durch die sich Teilchen gegenseitig anziehen oder abstoßen, mit der mathematischen Theorie der Extradimensionen beschrieben werden kann.

"Das beobachtbare Universum hat drei Dimensionen. Wir spekulieren, dass es eine vierte Dimension geben könnte, die nur dunkle Kräfte" kennen. Eine zusätzliche Dimension könnte erklären, warum dunkle Materie so gut vor unseren Versuchen, sie im Labor zu untersuchen, verborgen ist", sagt der Wissenschaftler.

Die Forscher stellen fest, dass zusätzliche Dimensionen zwar wie eine exotische Idee erscheinen mögen, es sich jedoch um einen bekannten mathematischen Trick zur Beschreibung dreidimensionaler quantenmechanischer Felder handelt, die keine gewöhnlichen Teilchen enthalten. In der Mathematik wird es als holographisches Prinzip bezeichnet. Es wird angenommen, dass es nicht geeignet ist, natürliche Systeme zu beschreiben.

Gewöhnliche Kräfte werden durch eine Art von Teilchen mit fester Masse beschrieben. Das Hauptmerkmal der von den Autoren vorgeschlagenen Theorie besteht darin, dass Teilchen der Dunklen Materie als Kontinuum beschrieben werden – eine unendliche Zahl mit unterschiedlichen Massen.

Den Autoren zufolge basierten frühere Modelle der Dunklen Materie auf Theorien, die das Verhalten sichtbarer Teilchen nachahmen. Aber in der realen Welt gibt es keine Analoga zu dunklen Kräften, und reale Materie kann nicht mit ihnen interagieren.

Die Forscher nennen ihr Modell eine „Kontinuum“-Version der Theorie der selbstwechselnden Dunklen Materie. Im Gegensatz zur klassischen Version beschreibt es die Wechselwirkungen nicht identischer Teilchen, sondern deren Kontinuum.

„Unser Modell geht weiter und vereinfacht die Erklärung des kosmischen Ursprungs der Dunklen Materie als das Modell der selbst-wechselwirkenden Dunklen Materie. Dies ist ein realistischeres Bild für Dunkle Kraft“, schloss Tanedo.

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