Físicos de la Universidad de Sheffield y la Universidad de Indiana proponen una nueva teoría que vincula la materia oscura con una quinta dimensión oculta, sugiriendo que su naturaleza esquiva puede atribuirse a la geometría de esta dimensión adicional. El estudio, publicado en Physical Review D, revela que la materia oscura puede coexistir con una partícula teórica conocida como fotón oscuro en esta dimensión oculta.
Este modelo introduce el concepto de “resonancia de materia oscura”, que se produce cuando la masa de partículas de materia oscura se alinea precisamente según lo dicta la forma de la quinta dimensión. Este fenómeno de alineación se compara con un instrumento musical que vibra a la frecuencia correcta. A diferencia de los modelos anteriores que requerían un ajuste fino de las masas de las partículas, el equipo de Sheffield afirma que su teoría no necesita tales ajustes, ya que la resonancia surge naturalmente del marco matemático de la dimensión extra.
Los investigadores explican que esta resonancia puede mejorar las interacciones de la materia oscura durante épocas específicas de la historia cósmica, especialmente en el universo temprano, al tiempo que explica su estado actual casi inerte. El Dr. Yu-Dai Tsai, quien dirigió el estudio, afirmó: “Muchos modelos anteriores de materia oscura resonante han tratado la resonancia como una suposición. Este trabajo da un posible origen más profundo: la resonancia puede provenir directamente de la geometría de dimensiones ocultas”.
Este marco teórico conecta dos desafíos importantes en la física fundamental: la naturaleza de la materia oscura y la posible existencia de dimensiones extraespaciales. Como resultado, la teoría proporciona a los físicos nuevas predicciones experimentales que podrían ayudar en futuras investigaciones. “Nuestra investigación ofrece a los físicos nuevos objetivos claros en la búsqueda de materia oscura, al tiempo que conecta dos de las ideas más importantes de la física fundamental”, añadió Tsai.
El artículo se basa en estudios anteriores sobre estructuras de resonancia de masas en modelos extradimensionales y se publicó por primera vez como preimpresión a principios de 2025. La Universidad de Sheffield se ha establecido como un actor clave en la investigación de la materia oscura, y anteriormente publicó en Nature Astronomy sobre las interacciones entre la materia oscura y los neutrinos.
