Universul nostru poate avea o a cincea dimensiune care ar schimba tot ceea ce stim despre fizica. In 1905, Albert Einstein a aratat in teoria sa speciala a relativitatii ca spatiul este strans legat de timp prin limita cosmica a vitezei luminii si astfel, strict vorbind, traim intr-un Univers cu patru dimensiuni de spatiu-timp. Cu toate acestea, in scopuri cotidiene, ne gandim la Univers in trei dimensiuni ale spatiului (nord-sud, est-vest, sus-jos) si o dimensiune a timpului (trecut-viitor). In acest caz, o a cincea dimensiune ar fi o dimensiune suplimentara a spatiului.
O astfel de dimensiune a fost propusa independent de catre fizicienii Oskar Klein si Theodor Kaluza in anii 1920. Ei au fost inspirati de teoria gravitatiei a lui Einstein, care a aratat ca masa a deformat spatiu-timp in patru dimensiuni.
Deoarece nu suntem capabili sa percepem aceste patru dimensiuni, atribuim miscarea in prezenta unui corp masiv, cum ar fi o planeta, nu acestei curburi, ci unei „forte” gravitationale. Ar putea cealalta forta cunoscuta la momentul respectiv (forta electromagnetica) sa fie explicata prin curbura unei dimensiuni suplimentare a spatiului?
Kaluza si Klein au descoperit ca ar putea. Dar, deoarece forta electromagnetica era de 1.040 de ori mai puternica decat gravitatia, curbura dimensiunii suplimentare trebuia sa fie atat de mare incat sa fie rulata mult mai mica decat un atom si sa fie imposibil de observat. Cand o particula, cum ar fi un electron, calatoreste prin spatiu, invizibila pentru noi, se invartea in jurul dimensiunii a cincea, ca un hamster intr-o roata.
Teoria cincidimensionala a lui Kaluza si Klein a primit o lovitura serioasa prin descoperirea a doua forte fundamentale care au functionat in domeniul nucleului atomic: fortele nucleare puternice si slabe.
Dar ideea ca dimensiunile suplimentare explica fortele a fost reinviata o jumatate de secol mai tarziu de catre sustinatorii „teoriei corzilor”, care vede elementele fundamentale ale Universului nu ca particule, ci „siruri” minuscule de energie-masa. Pentru a imita toate cele patru forte, corzile vibreaza in spatiu-timp cu 10 dimensiuni, cu sase dimensiuni spatiale rulate mult mai mici decat un atom.
Teoria corzilor a dat nastere ideii ca Universul nostru ar putea fi o insula tridimensionala, sau „brana”, plutind in spatiu-timp cu 10 dimensiuni. Acest lucru a ridicat posibilitatea intriganta de a explica de ce gravitatia este atat de extraordinar de slaba in comparatie cu celelalte trei forte fundamentale. In timp ce fortele sunt fixate pe brana, spune ideea, gravitatia se scurge in cele sase dimensiuni extraspatiale, diluandu-si enorm puterea pe brana.
Exista o modalitate de a avea o a cincea dimensiune mai mare, care este curbata in asa fel incat noi sa nu o vedem, iar acest lucru a fost sugerat de fizicienii Lisa Randall si Raman Sundrum in 1999. O dimensiune suplimentara a spatiului ar putea chiar explica una dintre ele. marile mistere cosmice: identitatea „materiei intunecate”, materialul invizibil care pare sa depaseasca stelele si galaxiile vizibile cu un factor de sase.
In 2021, un grup de fizicieni de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz, Germania, a propus ca gravitatia particulelor necunoscute pana acum care se propaga intr-o a cincea dimensiune ascunsa s-ar putea manifesta in Universul nostru cu patru dimensiuni ca gravitatia suplimentara pe care o atribuim in prezent materiei intunecate.
Desi este o posibilitate interesanta, merita subliniat ca nu lipsesc posibilii candidati pentru materia intunecata, inclusiv particulele subatomice cunoscute sub numele de axioni, gauri negre si materie in timp invers din viitor!