Já na década de 1920, na tentativa de unificar as forças da gravidade e do eletromagnetismo, Theodor Kaluza e Oskar Klein especulavam sobre a existência de uma dimensão extraalém das familiares três dimensões espaciais e de tempo - que na física são combinadas em um espaço-tempo quadridimensional. Se existir, essa nova dimensão teria de ser incrivelmente pequena e imperceptível ao olho humano. No final dos anos 1990, essa ideia passou por um renascimento notável, quando se percebeu que a existência de uma quinta dimensão poderia resolver algumas das profundas questões em aberto da física de partículas. Em particular, Yuval Grossman da Stanford University e Matthias Neubert, então professor da Cornell University, mostraram em uma publicação altamente citada que a incorporação do Modelo Padrão da física de partículas em um espaço-tempo de 5 dimensões poderia explicar os padrões misteriosos até agora vistos em as massas de partículas elementares.
Outros 20 anos depois, o grupo de Matthias Neubert - desde 2006 no corpo docente da Universidade Johannes Gutenberg em Mainz (Alemanha) e porta-voz do PRISMA + Cluster of Excellence - fez outra descoberta inesperada: eles descobriram que as equações de campo 5-dimensionais previam o existência de uma nova partícula pesada com propriedades semelhantes às do famoso bóson de Higgs, mas uma massa muito mais pesada - tão pesada, na verdade, que não pode ser produzida nem mesmo no colisor de partículas de mais alta energia do mundo: o Large Hadron Collider (LHC ) no Centro Europeu de Pesquisa Nuclear CERN perto de Genebra (Suíça). "Foi um pesadelo", lembra Javier Castellano Ruiz, Ph.D. aluno envolvido na pesquisa ", ficamos entusiasmados com a ideia de que nossa teoria prevê uma nova partícula,
O desvio pela quinta dimensão
Em um artigo recente publicado no European Physical Journal C, os pesquisadores encontraram uma resolução espetacular para esse dilema. Eles descobriram que a partícula proposta mediaria necessariamente uma nova força entre as partículas elementares conhecidas (nosso universo visível) e a misteriosa matéria escura (o setor escuro). Mesmo a abundância de matéria escura no cosmos, conforme observada em experimentos astrofísicos, pode ser explicada por sua teoria. Isso oferece novas maneiras empolgantes de pesquisar os constituintes da matéria escura - literalmente por meio de um desvio pela dimensão extra - e obter pistas sobre a física em um estágio muito inicial na história do nosso universo, quando a matéria escura foi produzida. "Depois de anos procurando possíveis confirmações de nossas previsões teóricas, agora estamos confiantes de que o mecanismo que descobrimos tornaria a matéria escura acessível para experimentos futuros,teoria ", diz Matthias Neubert, chefe da equipe de pesquisa." No final - assim nossa esperança - a nova partícula pode ser descoberta primeiro por meio de suas interações com o setor escuro. "Este exemplo ilustra bem a interação fecunda entre a ciência básica experimental e teórica —Uma marca registrada do Cluster de Excelência PRISMA +.
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