暗黒物質(ダークマター)は「5次元に移動できる素粒子」だとする理論が発表される

宇宙の約25％は「暗黒物質(ダークマター)」と呼ばれる謎の物質で構成されていると考えられています。ダークマターの詳細を明らかにするべく、さまざまな研究が行われていますが、記事作成時点では、ダークマターの観測は成功していません。そんなダークマターを、5次元の世界に存在する粒子を用いて説明する理論が新たに発表されました。

A warped scalar portal to fermionic dark matter | SpringerLink
https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-021-08851-0

Particle Could Be Portal to Fifth Dimension | What Is Dark Matter
https://www.popularmechanics.com/science/a35471480/dark-matter-fermion-portal-fifth-dimension/

宇宙を構成する最小の単位である素粒子に関する研究は盛んに行われており、素粒子に関するさまざまな事象を説明できる標準的なモデル「標準模型」が確立されています。しかし、標準模型では宇宙を構成する要素の約25％を占めると考えられているダークマターを説明することができません。このため、ダークマターを説明できる新たな物理学モデルの確立が求められています。

宇宙を形成する謎の超物質「暗黒物質(ダークマター)」とは？ - GIGAZINE

そんなダークマターを、「宇宙は高次元の時空に埋め込まれた膜のようなもの」とする「ブレーンワールド」と呼ばれる理論を駆使して説明する理論が、ヨーロッパの物理学誌European Physical Journalに掲載されました。

「ブレーンワールド」では、標準模型の素粒子の相互作用は4次元世界面に閉じ込められ、重力だけが5次元目以降の余剰次元に移動できるとされています。研究チームは、ブレーンワールドを説明するモデルの1つである「ランドール＝サンドラム模型」や湯川秀樹によって提唱された素粒子の相互作用「湯川相互作用」といったモデルを用いて、「『フェルミ粒子』と呼ばれる素粒子の中に、5次元に移動できるものが存在すれば、その素粒子こそがダークマターである」という理論を導き出しました。

記事作成時点では、ダークマターの存在は確認されていません。しかし、技術誌Popular Mechanicsは「今回発表された理論は、『5次元に移動できるフェルミ粒子』を観測できる重力波検出装置があれば、ダークマターを観測できることを示しています」と語り、ダークマターの詳細解明に対して期待を寄せています。