Físicos da Universidade de Sheffield e da Universidade de Indiana propõem uma nova teoria que liga a matéria escura a uma quinta dimensão oculta, sugerindo que a sua natureza indescritível pode ser atribuída à geometria desta dimensão adicional. O estudo, publicado na Physical Review D, revela que a matéria escura pode coexistir com uma partícula teórica conhecida como fóton escuro nesta dimensão oculta.
Este modelo introduz o conceito de “ressonância da matéria escura”, que ocorre quando a massa das partículas de matéria escura se alinha precisamente conforme ditado pela forma da quinta dimensão. Este fenômeno de alinhamento é comparado a um instrumento musical vibrando na frequência correta. Ao contrário dos modelos anteriores que exigiam o ajuste fino das massas das partículas, a equipa de Sheffield afirma que a sua teoria não necessita de tais ajustes, uma vez que a ressonância surge naturalmente da estrutura matemática da dimensão extra.
Os investigadores explicam que esta ressonância pode melhorar as interações da matéria escura durante épocas específicas da história cósmica, nomeadamente no Universo primitivo, ao mesmo tempo que explica o seu atual estado quase inerte. Yu-Dai Tsai, que liderou o estudo, afirmou: “Muitos modelos anteriores de matéria escura ressonante trataram a ressonância como uma suposição. Este trabalho dá uma possível origem mais profunda para ela: a ressonância pode vir diretamente da geometria de dimensões ocultas.”
Este quadro teórico liga dois desafios significativos na física fundamental: a natureza da matéria escura e a possível existência de dimensões espaciais extras. Como resultado, a teoria fornece aos físicos novas previsões experimentais que podem ajudar pesquisas futuras. “Nossa pesquisa dá aos físicos novos alvos claros na busca pela matéria escura, ao mesmo tempo que conecta duas das maiores ideias da física fundamental”, acrescentou Tsai.
O artigo baseia-se em estudos anteriores sobre estruturas de ressonância de massa em modelos extradimensionais e foi publicado pela primeira vez como pré-impressão no início de 2025. A Universidade de Sheffield estabeleceu-se como um interveniente-chave na investigação da matéria escura, publicando anteriormente na Nature Astronomy sobre interações entre matéria escura e neutrinos.
