Des physiciens de l’Université de Sheffield et de l’Université d’Indiana proposent une nouvelle théorie liant la matière noire à une cinquième dimension cachée, suggérant que sa nature insaisissable pourrait être attribuée à la géométrie de cette dimension supplémentaire. L’étude, publiée dans Physical Review D, révèle que la matière noire peut coexister avec une particule théorique connue sous le nom de photon sombre dans cette dimension cachée.
Ce modèle introduit le concept de « résonance de la matière noire », qui se produit lorsque la masse des particules de matière noire s’aligne précisément selon la forme de la cinquième dimension. Ce phénomène d’alignement est comparé à un instrument de musique vibrant à la bonne fréquence. Contrairement aux modèles précédents qui nécessitaient un réglage fin des masses des particules, l’équipe de Sheffield affirme que leur théorie ne nécessite pas de tels ajustements, car la résonance découle naturellement du cadre mathématique de la dimension supplémentaire.
Les chercheurs expliquent que cette résonance peut améliorer les interactions avec la matière noire à des époques spécifiques de l’histoire cosmique, notamment au début de l’univers, tout en expliquant son état actuel quasiment inerte. Le Dr Yu-Dai Tsai, qui a dirigé l’étude, a déclaré : « De nombreux modèles de matière noire résonnants précédents ont traité la résonance comme une hypothèse. Ce travail en donne une origine possible plus profonde : la résonance peut provenir directement de la géométrie des dimensions cachées. »
Ce cadre théorique relie deux défis importants en physique fondamentale : la nature de la matière noire et l’existence possible de dimensions extra-spatiales. En conséquence, la théorie fournit aux physiciens de nouvelles prédictions expérimentales qui pourraient faciliter les recherches futures. “Nos recherches donnent aux physiciens de nouvelles cibles claires dans la recherche de la matière noire, tout en reliant deux des plus grandes idées de la physique fondamentale”, a ajouté Tsai.
L’article s’appuie sur des études antérieures concernant les structures de résonance de masse dans des modèles extra-dimensionnels et a été publié pour la première fois en prépublication début 2025. L’Université de Sheffield s’est imposée comme un acteur clé dans la recherche sur la matière noire, en publiant précédemment dans Nature Astronomy sur les interactions entre la matière noire et les neutrinos.
