جهان ممکن است بعد پنجمی داشته باشد

فهرست مطالب:

جهان ممکن است بعد پنجمی داشته باشد
جهان ممکن است بعد پنجمی داشته باشد
Anonim

در دهه 1920 ، در تلاش برای ترکیب نیروهای جاذبه و الکترومغناطیس ، تئودور کالوزا و اسکار کلاین وجود ابعاد اضافی فراتر از سه بعد فضایی و زمان معمول را پیشنهاد کردند-که در فیزیک به صورت 4 بعدی فضا-زمان ترکیب شده است. به اگر وجود داشته باشد ، پس چنین ابعادی جدید باید برای چشم انسان بسیار کوچک و نامحسوس باشد. در اواخر دهه 1990 ، این ایده هنگامی که دانشمندان دریافتند که وجود بعد پنجم می تواند به برخی از سوالات اساسی در فیزیک ذرات پاسخ دهد ، یک رنسانس قابل توجه را تجربه کرد. به طور خاص ، یووال گروسمن از دانشگاه استنفورد و ماتیاس نوبرت ، استاد دانشگاه کرنل در آن سالها ، در تحقیقات خود نشان دادند که معرفی مدل استاندارد فیزیک ذرات در فضا-زمان 5 بعدی می تواند الگوهای جذاب مشاهده شده در دانشگاه را توضیح دهد. توده ذرات اولیه

ماده تاریک چیست؟

اعتقاد بر این است که ماده تاریک یک شکل مرموز از ماده است که برای مشاهده مستقیم غیرقابل دسترسی است ، زیرا در تعامل الکترومغناطیسی شرکت نمی کند. ماده تیره همچنین بیشتر جرم جهان را تشکیل می دهد. در اوایل دهه 1930 ، منجم رادیویی یان اورت فرضیه وجود ماده تاریک را با کشف این نکته که برای حرکت گروه محلی کهکشان ها ، باید بیشتر از آنچه ما مشاهده می کنیم ، وجود داشته باشد ، تقویت کرد. از آن زمان ، ماده تاریک به محققان در توضیح نحوه عملکرد گرانش کمک کرده است ، زیرا بسیاری از اجسام بدون نوعی "عامل x" - ماده تاریک ، به سادگی حل یا متلاشی می شوند. از آنجا که این ماده اسرار آمیز ذراتی را که ما می بینیم و "احساس" می کنیم از بین نمی برد ، باید خواص ویژه دیگری نیز داشته باشد.

با این حال ، مشکلات زیادی در فیزیک وجود دارد و علاوه بر ماده تاریک ، طیف وسیعی از س questionsالات وجود دارد که در چارچوب مدل استاندارد هیچ پاسخی برای آنها وجود ندارد. "یکی از مهمترین نمونه ها مشکل به اصطلاح سلسله مراتب است ، این سوال که چرا بوزون هیگز بسیار سبک تر از مقیاس گرانش مشخص است. مدل استاندارد نمی تواند برخی دیگر از پدیده های مشاهده شده را در خود جای دهد. یکی از برجسته ترین نمونه ها وجود ماده تاریک است."

Image
Image

ماده تاریک اسرار آمیز برای مشاهده نامرئی است.

فیزیکدانان دانشگاه یوهانس گوتنبرگ در ماینتس آلمان به این نتیجه رسیده اند که ماده تاریک می تواند در نتیجه فعالیت فرمیون ها ظاهر شود - ذراتی با چرخش نیم عدد صحیح. هدف این تحقیق توضیح وجود ماده تاریک با استفاده از مدل WED (مدل هایی برای ماده تاریک) است. در طول کار ، توده های فرمیون ها مورد مطالعه قرار گرفتند ، که به گفته دانشمندان ، می توانند از طریق درگاه ها به بعد پنجم حرکت کرده و ماده تاریک و "ماده تاریک فرمیونی" را در بعد پنجم ایجاد کنند.

همانطور که نویسندگان مطالعه به VICE گفتند ، هدف اصلی آنها "توضیح منشأ احتمالی توده های فرمیون در نظریه ها با بعد اضافی کج" بود.

ذره جدید ، که هنوز وجود آن ثابت نشده است ، نوعی فرمیون یا ذره زیر اتمی است. فیزیکدانان معتقدند که این ذرات می توانند از طریق بعد پنجم حرکت کنند و ماده تاریک را با تمام مواد قابل مشاهده در جهان پیوند دهند. نویسندگان این مطالعه استدلال می کنند که این ذره جدید قادر به تعامل با بوزون هیگز خواهد بود و بسیار شبیه آن خواهد بود. اما جرم آن "سنگین تر" خواهد بود ، به طوری که حتی با کمک برخورد کننده یا شتاب دهنده ذرات ، نمی توان آن را تشخیص داد.

چگونه می توان ذره ای از بعد پنجم را پیدا کرد؟

مواد معمولی شناخته شده است که از فرمیون تشکیل شده است. بنابراین اگر بعد پنجم واقعی است ، به احتمال زیاد فرمیون ها در آن قرار می گیرند. و اگر این ذرات "سنگین" وجود داشته باشند ، پس لزوماً ماده مرئی را با اجزای ماده تاریک پیوند می دهد. با مطالعه معادلات 5 بعدی برای جرم ذرات فرمیون ، فیزیکدانان به این نتیجه رسیدند که "اگر این ذره سنگین وجود داشته باشد ، لزوماً ماده مرئی را که می شناسیم و که به طور مفصل مطالعه کرده ایم با اجزای ماده تاریک مرتبط می کند ، اگر ما فرض می کنیم که ماده تاریک از فرمیون های بنیادی تشکیل شده است که در یک بعد اضافی قرار دارند."

Image
Image

نویسندگان این ذره را "پیام رسان احتمالی جدیدی برای بخش تاریک" توصیف کردند.

جالب است که با کمک یک نظریه بدیع ، فراوانی ماده تاریک در فضا در آزمایشات اخترفیزیکی قابل توضیح است. "پس از سالها جستجو برای تأیید احتمالی پیش بینی های نظری خود ، اکنون اطمینان داریم که مکانیسم کشف شده ما ماده تاریک را برای آزمایشات آینده در دسترس قرار می دهد ، زیرا خواص برهم کنش جدید بین ماده معمولی و ماده تاریک - که با واسطه ذرات پیشنهادی ما - می تواند دقیقاً در چارچوب نظریه ما محاسبه شود. "ماتیاس نوبرت ، سرپرست گروه تحقیق می نویسد.

علاوه بر این ، نویسندگان کار علمی معتقدند که ذره جدیدی که آنها پیشنهاد کرده اند ممکن است نقش مهمی در تاریخ کیهان شناسی جهان داشته باشد و حتی ممکن است مسئول ایجاد امواج گرانشی باشد.

توصیه شده: