Läckaget som kan förklara universum: Finns det en dold femte dimension?

Tänk dig att du går genom ditt hem i mörker. Du känner väggarna, du vet att golvet håller och du känner dig helt trygg i din miljö. Men tänk om det fanns en osynlig dörr i väggen? Inte en fysisk dörr du kan ta på, utan en kosmisk "lucka" i själva verklighetens väv. Tänk om hela vårt universum håller på att läcka ut genom den dörren till en plats vi inte ens kan föreställa oss?

Det låter som manuset till en sci-fi-rulle av Christopher Nolan, men för fysiker är detta ett högst verkligt och extremt frustrerande problem.

När matematiken sviker

För att förstå varför forskare letar efter en femte dimension måste vi prata om ett gigantiskt "glitch" i vår förståelse av universum.

Just nu vilar modern fysik på två huvudpelare: Standardmodellen, som är instruktionsboken för hur små partiklar beter sig, och Mörk energi, den mystiska kraft som får universum att expandera allt snabbare.

Här uppstår problemet: när forskarna räknar på det, stämmer ingenting. Enligt våra nuvarande ekvationer borde den mörka energin vara enorm – vi pratar ofattbara mängder. Men när vi tittar ut i rymden med teleskop ser vi att den är extremt svag. Det är som att räkna ut att en kopp kaffe ska väga 20 kilo, men när du lyfter den känns den som en fjäder.

Matematiken är trasig. Och fysiker hatar när matematiken är trasig.

Den mörka dimensionen

I en spännande ny forskningsrapport har Ignatios Antoniadis och Dieter Lüst föreslagit en lösning som är lika elegant som den är galen. De föreslår att vår fyrdimensionella verklighet (upp-ner, vänster-höger, framåt-bakåt och tid) faktiskt "läcker" in i en femte dimension.

De kallar det för "The Dark Dimension" (den mörka dimensionen).

Nu tänker du säkert: "Okej, men hur stor är den här dimensionen?" Inom strängteorin brukar man tro att extra dimensioner är mikroskopiska – så små att de är i princip osynliga. Men dessa forskare föreslår något helt annat. De tror att den extra dimensionen är ungefär en mikron bred.

För att sätta det i perspektiv: en mikron är ungefär lika stor som en bakterie. I partikelfysikens värld är en mikron en gigantisk storlek. Det är som att upptäcka att din lilla etta i stan faktiskt har en enorm balsal gömd bakom tapeterna.

Varför detta förändrar allt

Teorin bygger på något som kallas "UV-IR-mixing". Normalt sett antar fysiker att det som händer på det extremt lilla planet (kvantfysik) och det som händer på det extremt stora planet (hela universum) håller sig för sig själva. De pratar inte med varandra.

Men om den här femte dimensionen finns, är de två världarna sammanlänkade. Anledningen till att den mörka energin ser så svag ut för oss är att energin "späds ut" när den rinner in i den extra dimensionen. Det är som vatten som spills ut över ett enormt golv – ju mer yta vattnet får, desto tunnare blir lagret.

Om teorin stämmer skulle det vara det definitiva beviset för Strängteorin – den heliga graalen som forskare har jagat i decennier för att hitta "alltets teori".

Kan vi bevisa det?

Vi sitter inte bara och klottrar ekvationer på en svart tavla. Experimentella fysiker letar redan efter avvikelser i gravitationen på mycket korta avstånd. Om vi testar gravitationen på mikroskopisk nivå och märker att den börjar bete sig "konstigt" – kanske blir starkare eller svagare än förväntat – då kan vi ha hittat kanten på vår dimension.

Vi tittar genom ett litet nyckelhål och försöker få en glimt av rummet på andra sidan. Oavsett om det visar sig vara ett fysiskt rum eller bara ett vackert matematiskt trick, så är jakten på den mörka dimensionen en av de mest spännande gränserna i modern vetenskap.

Håll ögonen öppna, vänner. Universum är mycket större (och mer läckande) än vi någonsin kunnat ana!