Všetky nami známe elementárne častice a ich pôsobenie sú opisované v štandardnom modeli. Časticoví fyzici po celom svete však predpokladajú, že štandardným modelom jednoducho nie je možné úplne opísať celý vesmír. Stále teda existujú určité otázky, na ktoré jednoducho nedokážeme týmto modelom odpovedať.

Štandardný model nedokáže objasniť všetko

Jedným najlepších príkladov je tzv. hierarchický problém, alebo problém hierarchie. V časticovej fyzike je najdôležitejším hierarchickým problémom otázka, prečo je „weak force“ (slabá sila) až 10²⁴ silnejšia ako gravitácia. Technickejšie by sme sa mohli opýtať, prečo je Higgsov bozón omnoho ľahší ako Planckova hmotnosť. (jednotka hmotnosti v systéme Planckových jednotiek).

NASA

Higgsov bozón je hmotná skalárna elementárna častica, o ktorej sa predpokladá, že dáva hmote jej hmotnosť. Viac  sa o Higgsovom bozóne dočítaš na tomto odkaze.

Okrem toho tiež vieme, že existuje niekoľko ďalších javov, ktoré jednoducho nemôžeme, respektíve nedokážeme vysvetliť štandardným modelom. Tu je pre zmenu naopak dobrým príkladom temná hmota, ktorej existenciu nemôžeme vysvetliť žiadnou časticou nachádzajúcou sa v štandardnom modeli.

Hoci sa doposiaľ všetky pokusy o priame detegovanie temnej hmoty nestretli s úspechom, o jej existencii nepochybuje azda žiadny vedec. Zatiaľ o nej však vieme iba toľko, že gravitačne ovplyvňuje okolité objekty tvorené bežnou žiarivou hmotou, nevyžaruje žiadne elektromagnetické žiarenie a tvorí približne 85 % všetkej hmoty vo vesmíre.

Existuje v našom vesmíre ďalšia extra dimenzia?

Teraz však skupina teoretických fyzikov z inštitútu PRISMA+ Cluster of Excellence, nachádzajúcom sa na univerzite Johannesa Gutenberga, prišla s novou teórie, ktorá by všetky tieto nejasnosti mohla objasniť. Menší háčik je však v tom, že toto „prirodzené vysvetlenie“ temnej hmoty a iných nevyriešených vedeckých záhad závisí od existencie novej teoretickej subatomárnej častice a piatej dimenzie, o téme informoval portál Futurism.

NASA

Vo svojej štúdii publikovanej v žurnále The European Physical Journal C totiž vedci všetky neobjasnené záhady, vysvetľujú predložením modelu vesmíru s piatou dimenziou, cez ktorú môžu tieto nové hypotetické častice prechádzať a zväzovať temnú hmotu do žiarivej hmoty, ktorá tvorí všetko, čo vo vesmíre môžeme vidieť, vrátane všetkých telies a živých bytostí.

Predtým ako túto štúdiu, alebo teóriu zavrhneš je potrebné si uvedomiť, že už v 20. rokoch 20. storočia Theodor Kaluza a Oskar Klein v snahe zjednotiť gravitačné sily a elektromagnetizmus špekulovali o existencii extra dimenzie presahujúcej známe tri priestorové dimenzie a čas, ktoré sa vo fyzike spájajú do 4-dimenzionálneho časopriestoru, píše na svojom webe univerzita Johannesa Gutenberga v nemeckom Mainz.

Teóriu môžeme poznať pod názvom „Kaluzova-Kleinova teória“, čo je rozšírenie všeobecnej teórie relativity. Tiež je považovaná za pokus o vytvorenie jednotnej teórie poľa, zahrňuje gravitáciu a elektromagnetizmus pridaním piatej dimenzie.

Nová hypotetická častica môže všetko zmeniť

Ako uvádzajú autori publikácie, ak by táto extra dimenzia existovala musela by byť veľmi malá a pre ľudské oko nepostrehnuteľná. Na konci 90. rokov sa k tejto myšlienke opäť vrátili Yuval Grossman zo Stanfordskej univerzity a Matthias Neubert, (spoluautor novej štúdie, ktorý v tom čase pôsobil na univerzite Cornell) a preukázali, že implementovanie štandardného modelu do 5-dimenzionálneho časopriestoru môže vysvetliť množstvo záhadných vzorcov pozorovaných v hmotnosti elementárnych častíc.

Počítačová simulácia: Halo temnej hmoty J. Wang, S. Bose/CfA

O 20 rokov neskôr skupina vedcov pod vedením Matthiasa Neuberta zistila, že rovnice 5-dimenzionálneho poľa predpovedajú existenciu novej ťažkej častice s podobnými vlastnosťami, ako má už spomínaný Higgsov bozón. Nová častica je však oveľa ťažšia, dokonca taká ťažká, že ju nie je možné vytvoriť  ani pomocou najvyspelejších a najväčších urýchľovačov častíc akými teraz disponujeme.

„Bola to nočná mora“ zaspomínal si spoluautor štúdie Javier Castellano Ruiz. „Boli sme nadšení myšlienkou, že naša teória predpovedá novú časticu, ale ukázalo sa, že je nemožné túto predpoveď potvrdiť v akomkoľvek predvídateľnom experimente“, dodal.

Keďže navrhovaná častica má podobné kvantové vlastnosti ako Higgsov bozón, bolo možné predpokladať, že obe častice majú navzájom prepojené kvantovo-mechanické vlnové funkcie, uviedol exkluzívne pre portál Motherboard tím autorov.

Pri skúmaní tejto hypotézy si teoretickí fyzici uvedomili, že nová častica môže ponúknuť akési „okno“ do temnej hmoty, pretože podľa všetkého je schopná sprostredkovať novú silu spájajúcu temnú hmotu a jej známejšiu viditeľnú obdobu.

Ďalej vedci pre web Motherboard uviedli, že ak táto ťažká častica existuje, je viac než isté, že spája viditeľnú hmotu so zložkami temnej hmoty, ale iba za predpokladu, že tmavá hmota je zložená zo základných fermiónov, ktoré existujú v tejto extra galaxii.

Zobraziť celú galériu (0)

Pixabay

Upozorňujú tiež, že celá teória nie je vôbec prehnaná, pretože všetka „bežná“ hmota je tvorená z fermiónov, a ak existuje ďalšia dimenzia, je vysoko pravdepodobné, že sa fermióny do nej rozšírili.

Navyše nový model tejto ťažkej hypotetickej častice nebol v rozpore so žiadnymi pozorovaniami a dôkazmi, ktorými o temnej hmote disponujeme. Táto všeobecná zhoda empirických dôkazov spolu so statnou matematickou prácou v štúdii ukazuje, že nová častica by mohla vyriešiť hádanku okolo temnej hmoty ale i ďalších pre nás neobjasnených javov.

Hoci neexistujú žiadne priame dôkazy, autori štúdie sa domnievajú, že častica by šla detegovať nepriamo, napríklad pozorovaním gravitačných vĺn. Ide síce o neprebádanú vlastnosť vesmíru, ale je možné, že nová častica by mohla vytvárať detekovateľné gravitačné vlny.