Grupa naukowców ze Słowackiej Akademii Nauk rzuciła rękawicę temu ugruntowanemu poglądowi. Richard Pinčák z Instytutu Fizyki Eksperymentalnej wraz ze swoim zespołem sugeruje, że źródło masy może kryć się zupełnie gdzie indziej: w samej geometrii czasoprzestrzeni, a konkretnie w jej ukrytych, dodatkowych wymiarach. To śmiała propozycja, która gdyby została potwierdzona, wymagałaby gruntownej rewizji naszego rozumienia rzeczywistości.
Siedem wymiarów i skręcona przestrzeń
Sercem nowej koncepcji jest założenie, że znana nam czterowymiarowa czasoprzestrzeń to tylko część większej, siedmiowymiarowej struktury matematycznej, zwanej rozmaitością G2. Te dodatkowe wymiary nie są statyczne, lecz ewoluują w czasie zgodnie z określonymi równaniami, w procesie nazywanym przepływem G2-Ricciego. W uproszczeniu, sama “kształt” tej rozszerzonej przestrzeni ma fundamentalne znaczenie. Kluczową rolę odgrywa tu pojęcie torsji, czyli rodzaju wewnętrznego skręcenia tych dodatkowych wymiarów.
Czytaj też: Drut kwantowy bez oporu. Fizycy stworzyli gaz łamiący zasady termodynamiki
Podobnie jak w układach organicznych, takich jak skręcenie lub chiralność aminokwasów, te dodatkowe wymiarowe struktury mogą posiadać torsję, rodzaj wewnętrznego skręcenia – wyjaśnia Pinčák
Te skręcone konfiguracje mogą układać się w stabilne twory geometryczne, tzw. solitony. Według słowackich fizyków, to właśnie one, poprzez zjawisko spontanicznego łamania symetrii, mogłyby odpowiadać za nadawanie cząstkom ich masy. W tym ujęciu masa nie jest “nadawana” przez zewnętrzne pole, ale wyłania się jako efekt oporu stawianego przez wielowymiarową geometrię.
Torston, czyli nowa cząstka do odkrycia
Każda porządna teoria fizyczna musi dawać się zweryfikować. Głównym prognostykiem proponowanej koncepcji jest istnienie nowej, niezaobserwowanej dotąd cząstki: torstonu. Miałaby ona być bezpośrednio związana ze skręceniem (torsją) czasoprzestrzeni. Jej wykrycie w którymś z wielkich akceleratorów, jak LHC w CERN, stanowiłoby mocny argument przemawiający za geometrycznym pochodzeniem masy. Teoria niesie też szersze implikacje. Jej autorzy spekulują, że wielowymiarowa struktura mogłaby pomóc wyjaśnić jedną z największych współczesnych zagadek kosmologicznych, czyli przyśpieszone rozszerzanie się wszechświata. To zjawisko, którego natura wciąż pozostaje niejasna, pomimo przyznanej za jego odkrycie nagrody Nobla.
Czytaj też: Fizycy stworzyli coś, co według matematyki nie powinno istnieć. Termowizory nagle przestały pokazywać prawdę
Natura często preferuje proste rozwiązania. Być może masy bozonów W i Z pochodzą nie od słynnego pola Higgsa, ale bezpośrednio z geometrii siedmiowymiarowej przestrzeni – zauważa autor
Przed geometrycznym wyjaśnieniem masy stoi gigantyczne wyzwanie w postaci ugruntowanego Modelu Standardowego. Mechanizm Higgsa nie jest jedynie teorią, wszak ma solidne, eksperymentalne potwierdzenie w postaci odkrytego bozonu i tysięcy udanych przewidywań. Nowa koncepcja, póki co, pozostaje w sferze śmiałej spekulacji matematycznej. Słowaccy naukowcy są tego świadomi. Sukces ich idei zależy od twardych danych. Dopóki detektory nie zarejestrują torstonu lub innego sygnału potwierdzającego wielowymiarowość, będzie to tylko jedna z wielu ciekawych, ale niezweryfikowanych alternatyw. Postęp w technologii akceleratorów i detekcji daje jednak nadzieję, że takie rozstrzygnięcia mogą być możliwe w przyszłości.