Μια νέα θεωρητική προσέγγιση στη φυσική αναδεικνύει μία ενδιαφέρουσα και ανατρεπτική ερμηνεία σχετικά με ένα από τα πιο θεμελιώδη ερωτήματα της επιστήμης: Από πού προέρχεται η μάζα των σωματιδίων; Όταν το μποζόνιο Higgs έγινε πραγματικότητα, θεωρήθηκε ότι είναι ο βασικός μηχανισμός που αποδίδει μάζα στα σωματίδια, ωστόσο, μια ομάδα ερευνητών υποστηρίζει ότι η απάντηση μπορεί να βρίσκεται σε μια «στρεβλωμένη» γεωμετρία πρόσθετων, αόρατων διαστάσεων.
Η σχετική μελέτη κυκλοφόρησε πρόσφατα στο επιστημονικό περιοδικό Nuclear Physics B και εισάγει την ιδέα ότι η μάζα θεμελιωδών σωματιδίων, όπως τα μποζόνια W και Z, θα μπορούσε να προκύπτει από τη γεωμετρία του χώρου αντί από κάποιο εξωτερικό πεδίο.
Πέρα από το Πεδίο Higgs
Το πεδίο Higgs, το οποίο προτάθηκε τη δεκαετία του 1960 και επιβεβαιώθηκε με την ανακάλυψη του σωματιδίου το 2012 στο CERN, θεωρείται θεμέλιος λίθος του Καθιερωμένου Προτύπου (Standard Model). Λειτουργεί ως ένα «κοσμικό ρευστό» που διαπερνά το σύμπαν, slow(αργά)ει τα σωματίδια μέσα του και τους προσδίδει μάζα.
Ωστόσο, το παζλ παραμένει μισοτελειωμένο. Οι φυσικοί εξακολουθούν να αγνοούν πολλές πτυχές του πεδίου Higgs, όπως η προέλευση και οι ιδιότητές του. Επιπλέον, το τρέχον μοντέλο αδυνατεί να εξηγήσει τη Σκοτεινή Ύλη και τη Σκοτεινή Ενέργεια. Η νέα αυτή θεωρία φωτίζει το ζήτημα μέσω μιας μαθηματικής δομής επτά διαστάσεων, γνωστής ως πολλαπλότητα G2.
Η Γεωμετρία ως πηγή της Ύλης
Ο θεωρητικός φυσικός Richard Pinčák από την Ακαδημία Επιστημών της Σλοβακίας και οι συνεργάτες του προτείνουν ότι η ίδια η γεωμετρία μπορεί να είναι η πηγή της ύλης, με την έννοια ότι η μάζα προκύπτει από την «αντίσταση» που προκαλεί αυτή η γεωμετρία. Φανταστείτε τον χώρο όχι ως μια κενή τρισδιάστατη επιφάνεια, αλλά ως μία πολύπλοκη δομή που μπορεί να διπλώνει και να συστρέφεται σε κλίμακες που δεν μπορούμε να κατανοήσουμε.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα εξίσωση γνωστή ως G2-Ricci flow, που μοντελοποιεί την εξέλιξη αυτής της επταδιάστατης γεωμετρίας με τον χρόνο. Όπως εξηγεί ο Pinčák, αυτές οι δομές μπορούν να επιδείξουν εγγενή «συστροφή» (torsion), παρόμοια με τη δομή του DNA ή τις χειρομορφίες των αμινοξέων.
Κατά την εξέλιξη αυτής της γεωμετρίας, προκύπτουν σταθερές διαμορφώσεις ονομαζόμενες «σολιτόνια» (solitons), που διατηρούν το σχήμα τους επ’ αόριστον. Αυτή η γεωμετρική σταθερότητα και η συστροφή φαίνεται να επηρεάζουν τα σωματίδια, παράγοντας ένα αποτέλεσμα ανάλογο με αυτό του μηχανισμού Higgs. Με απλά λόγια, η μάζα μπορεί να είναι το «αποτύπωμα» μιας κρυμμένης γεωμετρικής συστροφής στις επτά διαστάσεις.
Το σωματίδιο «Torstone» και η Σκοτεινή Ενέργεια
Η θεωρία επεκτείνεται και στη μάζα. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι αν αυτή η γεωμετρική συστροφή λειτουργεί ως πεδίο, θα πρέπει να σχετίζεται με το δικό της σωματίδιο, γνωστό ως Torstone.
Αν το Torstone υπάρχει, ενδέχεται να δημιουργήσει ανιχνεύσιμα ίχνη. Οι επιστήμονες προτείνουν να αναζητήσουν ανωμαλίες σε πειράματα επιταχυντών σωματιδίων, ασυνήθιστες διακυμάνσεις στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου ή ακόμη και «δυσλειτουργίες» στα βαρυτικά κύματα.
Επιπλέον, αυτή η γεωμετρική καμπυλότητα μπορεί να έχει σχέση με την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, προσφέροντας, ίσως, μια νέα κατεύθυνση στην κατανόηση της σκοτεινής ενέργειας.
Η απλότητα της Φύσης
Αυτή η πρόταση είναι τολμηρή και παραμένει σε καθαρά θεωρητικό επίπεδο. Όπως το πεδίο Higgs χρειάστηκε μισό αιώνα για να επιβεβαιωθεί πειραματικά, έτσι και η ύπαρξη των πολλαπλοτήτων G2 και του Torstone θα απαιτήσει χρόνο και ειδικά εργαλεία για να διαπιστωθεί.
Ωστόσο, ανοίγει νέες οδοί σκέψης, όπου η φυσική μπορεί να στηρίζεται αποκλειστικά στη μορφή και τη δομή του χώρου, αντί να χρειάζεται εξωτερικά πεδία για να λειτουργήσει. «Η φύση συχνά προτιμά τις απλές λύσεις», σημειώνει ο Pinčák, υπονοώντας ότι η πραγματικότητα μπορεί να είναι γεωμετρικά πιο πλούσια από ό,τι πιστεύαμε.
Αυτή η έρευνα υπογραμμίζει ότι, παρά τις επιτυχίες του Καθιερωμένου Προτύπου, μπορεί να είμαστε μόλις στην επιφάνεια μιας βαθύτερης και πολυδιάστατης αλήθειας.
