En ny teoretisk studie tyder på att geometrin hos dolda extra dimensioner kan vara källan till fundamentala krafter och partikelmassor, och utmanar traditionella modeller som Higgs-fältet. Forskare föreslår att evoluerande sju-dimensionella strukturer genererar massa genom intrinsiska vridningar kallade torsion. Detta tillvägagångssätt kan också förklara universums accelererande expansion och förutspå en ny partikel.
Fysikerna Richard Pinčák och kollegor har introducerat en teori där materia- och kraft-egenskaper uppstår direkt ur rumtidsgeometrin, snarare än att verka på den som enbart en scen. Publicerad i Nuclear Physics B utforskar deras arbete ytterligare, icke-observerbara dimensioner vikta i komplexa sju-dimensionella G2-manifolder. Till skillnad från tidigare statiska modeller får dessa former evolvera dynamiskt via G2-Ricci-flödet, en process som förändrar deras interna struktur över tid.
Forskarna framhåller torsion — en intrinsisk vridning liknande DNA-spiraler eller aminosyrors chiralitet — som en nyckelfunktion. «Som i organiska system, såsom DNA:s vridning eller aminosyrors händighet, kan dessa extra-dimensionella strukturer ha torsion, en sorts intrinsisk vridning», förklarar Pinčák. När modellerna tidsmässigt modelleras bildar dessa geometrier stabila soliton, som potentiellt förklarar spontan symmetribrott utan externa fält.
I standardmodellen kommer partikelmassor som W- och Z-bosonernas från Higgs-interaktioner. Här uppstår massa ur geometrisk resistens. «I vår bild uppstår materia ur geometrins egen resistens, inte från ett externt fält», säger Pinčák. Denna torsion kopplas också till rumtidens krökning i stor skala, vilket möjligen driver den positiva kosmologiska konstanten bakom den kosmiska accelerationen.
Teorin spekulerar i en torsionrelaterad partikel kallad »Torstone«, detekterbar i framtida experiment. Den utökar Einsteins geometriska gravitation och postulerar att alla krafter kan uppstå ur sju-dimensional geometri. «Naturen föredrar ofta enkla lösningar. Kanske kommer W- och Z-bosonernas massor inte från det berömda Higgs-fältet, utan direkt från sju-dimensionell rumsgeometri», föreslår Pinčák. Stödd av R3-projektet inbjuder detta arbete till ytterligare granskning av geometrins roll i fysiken.