Вчені запропонували незвичайне пояснення природи темної енергії — загадкового явища, пов’язаного з прискореним розширенням Всесвіту. Згідно з їхньою гіпотезою, простір може мати додатковий, п’ятий вимір розміром близько мікрометра. Він міг би допомогти пояснити одну з найбільших невідповідностей у сучасній фізиці.
Проблема полягає в тому, що квантова теорія поля дає оцінки енергії вакууму, які можуть на багато порядків перевищувати значення, що випливає зі спостережень прискореного розширення Всесвіту. Цю розбіжність вважають однією з найскладніших невирішених проблем теоретичної фізики.
У статті, опублікованій на сервері препринтів arXiv у вересні 2024 року, Ігнатіос Антоніадіс із Сорбоннського університету та Дітер Люст з Інституту фізики імені Макса Планка розглянули сценарій, відомий як «темний вимір». Він спирається на ідеї теорії струн і припускає існування додаткового просторового виміру, який може бути значно більшим за ті, що зазвичай розглядають у таких моделях.
Чому додатковий вимір може бути важливим
У багатьох моделях теорії струн додаткові виміри вважають згорнутими до надзвичайно малих масштабів. Однак у сценарії темного виміру один із них може мати розмір порядку мікрометра — тисячної частки міліметра. Для фізики елементарних частинок це відносно великий масштаб.
Автори пов’язують таку можливість із явищем, яке називають змішуванням ультрафіолетових та інфрачервоних масштабів. Ідеться про потенційний зв’язок між фізикою надзвичайно малих відстаней і властивостями Всесвіту на найбільших масштабах.
У межах запропонованої моделі спостережуване значення темної енергії може бути пов’язане з геометрією додаткового виміру. Такий підхід потенційно дозволяє уникнути необхідності надзвичайно точно підбирати параметри теорії, щоб отримати відповідь, сумісну зі спостереженнями.
Якщо додатковий вимір справді існує, це також може означати, що гравітація частково поширюється в нього. Тоді її слабкість порівняно з іншими фундаментальними взаємодіями могла б отримати нове пояснення. Модель також передбачає можливість існування набору нових легких частинок, які поки не вдалося виявити.
Як перевірити гіпотезу
Одним із можливих способів перевірки є пошук відхилень від звичного закону гравітації на дуже малих відстанях. Якщо додатковий вимір має відповідний масштаб, його вплив потенційно можна виявити в точних вимірюваннях гравітаційної взаємодії.
Однак наразі це лише теоретичний сценарій. Наявність п’ятого виміру не підтверджена експериментально, а сама модель не є доказом правильності теорії струн. Для перевірки потрібні спостережувані ефекти, які можна буде однозначно відрізнити від передбачень інших теорій.
Якщо такі ефекти вдасться виявити, це допоможе дослідникам краще зрозуміти природу темної енергії та зв’язок між квантовою фізикою і гравітацією. Поки що ж прихований вимір залишається цікавою, але непідтвердженою гіпотезою.
