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Wissenschaftler haben ein neues Teilchen vorgestellt, das ein Portal zu einer 5. Dimension ist

6. März 2021 | Bewusstsein | Spiritualität | Grenzwissenschaften | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

Der Weg zur dunklen Materie und anderen fundamentalen Rätseln könnte durch eine verzerrte Extradimension führen, so eine neue Studie, die eine neue Theorie des Universums aufzeigt.

Wissenschaftler wollen nach einem hypothetischen Teilchen suchen, das als Portal zu einer verzerrten fünften Dimension fungieren kann, die die kosmischen Reiche von Licht und Dunkelheit vermittelt.

Man könnte annehmen, dass es sich bei diesem Satz um eine Science-Fiction-Synopse handelt, aber tatsächlich ist er das verblüffende Ergebnis einer aktuellen Studie, die einige der hartnäckigsten Rätsel der Wissenschaft zu erhellen versucht.

Die Existenz dieses spekulativen Teilchens könnte „eine natürliche Erklärung“ für die Fülle der dunklen Materie liefern. Eine nicht identifizierte Substanz, die den Großteil der Masse des Universums ausmacht, und hartnäckige Probleme über subatomare Teilchen, die als Fermionen bekannt sind, lösen, so die neue Forschung, die letzten Monat im European Physical Journal C veröffentlicht wurde.

Die Studie fügt hinzu, dass „das Vorhandensein einer neuen Physik“ diese fundamentalen Rätsel erklären kann, indem sie ein Modell des Universums mit einer fünften Dimension präsentiert, die von Teilchen durchquert werden kann.

 

http://www.idealsound.de

 

Autoren der Studie sind Javier Castellano und Matthias Neubert, theoretische Physiker am Exzellenzcluster PRISMA+ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, sowie Adrián Carmona, Athenea3i-Stipendiat am Fachbereich Theoretische Physik und Kosmos an der Universität Granada.

„Wir arbeiten schon seit einiger Zeit an einem ähnlichen Thema“, schreibt das Team in einer E-Mail.

„Unsere anfängliche Motivation war es, den möglichen Ursprung der Masseverteilung von Fermionen in Theorien mit einer verzerrten Extradimension zu erklären.“

„Wir wussten, dass die Massen dieser Konstituenten einige besondere Eigenschaften haben, die nach einer Erklärung schreien“, so die Forscher.

Die Forscher sind Teil einer langen wissenschaftlichen Tradition, die hinterfragt, ob die vier Dimensionen, die der Mensch begreifen kann – Raum und Zeit – wirklich alles sind, was das Universum zu bieten hat. Diese Forschungslinie hat 5-dimensionale Feldgleichungen hervorgebracht, die die Auswirkungen einer zusätzlichen Dimension auf das Universum und die Realität selbst ausdrücken.

 

Bei der Erforschung dieser Gleichungen in Bezug auf Fermionenmassen skizzierte das Team die Existenz eines neuen Skalarfeldes, das mit einem spekulativen Teilchen assoziiert ist, das dem Higgs-Feld, das mit dem berühmten Higgs-Boson-Teilchen assoziiert ist, grob ähnelt.

„Wir fanden heraus, dass das neue Skalarfeld ein interessantes, nicht-triviales Verhalten entlang der Extradimension hat“, erklärt das Team. „Da dieses neue Teilchen sehr ähnliche Quanteneigenschaften wie das Higgs-Boson hat, war es sehr natürlich anzunehmen, dass sich die beiden Teilchen miteinander mischen sollten, was bedeutet, dass ihre quantenmechanischen Wellenfunktionen miteinander verflochten sind.“

„Die Untersuchung dieser Vermischung war eine der ursprünglichen Motivationen für diese Arbeit“, fügten die Forscher hinzu.

Als sie diese Hypothese untersuchten, erkannten die Physiker, dass das schwere Teilchen „ein einzigartiges Fenster“ in die dunkle Materie bieten könnte, weil es in der Lage wäre, eine neue Kraft zu vermitteln, die die dunkle Materie und ihr vertrauteres sichtbares Gegenstück verbindet, das die Form von Sternen, Planeten und allem anderen annimmt, was wir mit traditioneller lichtbasierter Astronomie erkennen können.

„Wenn dieses schwere Teilchen existiert, würde es notwendigerweise die sichtbare Materie, die wir kennen und die wir im Detail untersucht haben, mit den Bestandteilen der dunklen Materie verbinden, unter der Annahme, dass die dunkle Materie aus fundamentalen Fermionen besteht, die in der Extradimension leben“, erklären die Physiker.

„Das ist keine weit hergeholte Idee, da wir wissen, dass gewöhnliche Materie aus Fermionen besteht und dass sie sich, wenn diese Extradimension existiert, sehr wahrscheinlich in sie ausbreiten“, stellten sie fest.

Modelle des hypothetischen Teilchens standen nicht im Widerspruch zu realen Beobachtungsbelegen für die Häufigkeit dunkler Materie im Universum. Diese allgemeine Übereinstimmung mit empirischen Beweisen, zusammen mit der heftigen mathematischen Arbeit in der Studie, zeigt, dass das Teilchen „ein möglicher neuer Bote für den dunklen Sektor sein könnte“, sagten die Forscher.

„Daher wird die Bestätigung der Existenz eines solchen neuen Skalarteilchens einen spannenden Weg zur möglichen Entdeckung der dunklen Materie eröffnen“, sagte das Team. „Dies wird uns insbesondere sehr nützliche Informationen über den möglichen Massenbereich der dunklen Materie und ihre Wechselwirkungen mit den Teilchen, die wir heute kennen, geben.“

 

https://t1p.de/genesisprolife

 

Jetzt, da die Wissenschaftler einen Hinweis auf dieses hypothetische Teilchen und seine 5. Dimension haben, müssen sie tatsächlich danach suchen. Das Higgs-Boson wurde schließlich 2012 mit dem Large Hadron Collider (LHC) in der Schweiz entdeckt, eine Leistung, die den Nobelpreis für Physik einbrachte. Der LHC wäre jedoch nicht für die Suche nach dem in der neuen Arbeit vorgeschlagenen Teilchen ausgestattet, da es zu schwer wäre, um in einer aktuellen Anlage erzeugt zu werden.

Obwohl das Teilchen für eine neue Generation von vorgeschlagenen Collidern, wie dem International Linear Collider, dem Compact Linear Collider (CLIC) und dem Future Circular Collider, nachweisbar sein könnte, sagten die Forscher, dass „aufgrund seiner großen Masse die Aussichten für eine solche direkte Entdeckung selbst bei den für eine solche Maschine diskutierten hohen Energien (100 TeV) sehr herausfordernd erscheinen.“

Dennoch glauben die Forscher, dass das Teilchen eher indirekt nachgewiesen werden könnte, etwa durch die Beobachtung von Gravitationswellen, also Wellen in der Raumzeit.

„Eine andere Möglichkeit, die wir noch nicht erforscht haben, ist, dass dieses neue Teilchen eine wichtige Rolle in der kosmologischen Geschichte des Universums spielen könnte und Gravitationswellen erzeugen könnte, nach denen mit zukünftigen Gravitationswellendetektoren gesucht werden kann“, fügen die Forscher hinzu.

Zukünftige Studien der dunklen Materie könnten auch dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit der Existenz des Teilchens einzuschränken. Daher ist das Team optimistisch, dass sich ihr Konzept der fünften Dimension parallel zu den Fortschritten in der Teilchenphysik und Kosmologie entwickeln wird. Abgesehen von den Auswirkungen auf das Verständnis der dunklen Materie könnte das Teilchen, falls es existiert, Licht auf seit langem bestehende wissenschaftliche Dilemmas wie das Flavor-Puzzle oder das Hierarchie-Problem werfen, während es auch ein neues Fenster in das frühe Universum öffnet.

„Man könnte die mögliche Rolle untersuchen, die das neue Skalarteilchen bei der Stabilisierung der Extradimension spielt“, so das Team. „Dies könnte auch zu einer interessanten kosmologischen Geschichte des Universums führen und möglicherweise zur Produktion von Gravitationswellen führen. Das ist eine interessante Forschungsrichtung, die wir in den kommenden Monaten verfolgen wollen.“

„Man könnte auch versuchen, neue Wege zu finden, dieses Teilchen an zukünftigen Hadron-Collidern zu untersuchen“, so die Forscher abschließend. „Wie Sie sehen, gibt es wirklich viele Dinge, an die man denken kann!“

 

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Donner und Vogelgesang

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