I fisici dell’Università di Sheffield e dell’Indiana University propongono una nuova teoria che collega la materia oscura a una quinta dimensione nascosta, suggerendo che la sua natura sfuggente potrebbe essere attribuita alla geometria di questa dimensione aggiuntiva. Lo studio, pubblicato su Physical Review D, rivela che la materia oscura può coesistere con una particella teorica nota come fotone oscuro in questa dimensione nascosta.
Questo modello introduce il concetto di “risonanza della materia oscura”, che si verifica quando la massa delle particelle di materia oscura si allinea esattamente come dettato dalla forma della quinta dimensione. Questo fenomeno di allineamento è paragonato a uno strumento musicale che vibra alla frequenza corretta. A differenza dei modelli precedenti che richiedevano una regolazione fine delle masse delle particelle, il team di Sheffield sostiene che la loro teoria non necessita di tali aggiustamenti, poiché la risonanza deriva naturalmente dalla struttura matematica della dimensione extra.
I ricercatori spiegano che questa risonanza può potenziare le interazioni della materia oscura durante epoche specifiche della storia cosmica, in particolare nell’universo primordiale, tenendo conto del suo attuale stato quasi inerte. Il dottor Yu-Dai Tsai, che ha condotto lo studio, ha dichiarato: “Molti precedenti modelli di materia oscura risonante hanno trattato la risonanza come un presupposto. Questo lavoro ne fornisce una possibile origine più profonda: la risonanza potrebbe provenire direttamente dalla geometria delle dimensioni nascoste”.
Questo quadro teorico collega due sfide significative nella fisica fondamentale: la natura della materia oscura e la possibile esistenza di dimensioni spaziali extra. Di conseguenza, la teoria fornisce ai fisici nuove previsioni sperimentali che potrebbero aiutare la ricerca futura. “La nostra ricerca offre ai fisici nuovi obiettivi chiari nella ricerca della materia oscura, collegando al tempo stesso due delle più grandi idee della fisica fondamentale”, ha aggiunto Tsai.
L’articolo si basa su studi precedenti riguardanti le strutture di risonanza di massa in modelli extra-dimensionali, ed è stato pubblicato per la prima volta come prestampa all’inizio del 2025. L’Università di Sheffield si è affermata come un attore chiave nella ricerca sulla materia oscura, pubblicando in precedenza su Nature Astronomy sulle interazioni tra materia oscura e neutrini.
