Теоретические изыскания в области физики, начатые еще в 1919 году, продолжают развиваться, предлагая новые подходы к решению фундаментальных космологических загадок. В центре внимания остается теория Калуцы-Клейна (КК), которая изначально была предложена Теодором Калуцей в 1921 году с целью унификации гравитации и электромагнетизма посредством введения микроскопического пятого пространственного измерения. Концепция, дополненная в 1926 году Оскаром Клейном обоснованием компактности этого измерения, заложила основу для геометрической интерпретации калибровочных полей, что находит свое отражение и в современных теориях суперсимметрии и суперструн.
В контексте 2025 года эти многомерные модели остаются актуальными, поскольку они предлагают потенциальные решения для двух наиболее острых проблем современной физики: проблемы иерархии и природы темной материи. Проблема иерархии, заключающаяся в колоссальном расхождении порядка 10^24 между гравитационной силой и другими фундаментальными взаимодействиями, стала ключевым стимулом для развития этих теорий. Ранние версии предполагали, что пятое измерение должно иметь размер порядка одной десятой миллиметра, чтобы объяснить слабость гравитации, однако этот подход не смог полностью объяснить наблюдаемые эффекты.
Значительный прорыв произошел в 1999 году, когда Лиза Рэндалл и Раман Сундрум разработали модели (RS-модели), использующие искривленную геометрию в пятимерном пространстве Анти-де Ситтера (AdS). Эта искривленная геометрия позволяет дополнительным измерениям быть достаточно большими, чтобы влиять на гравитацию, но при этом подавлять наблюдаемые эффекты на нашей четырехмерной «бране», делая гравитоны практически необнаружимыми в обычных условиях. К концу 2025 года экспериментальные поиски, проводимые, в частности, на Большом адронном коллайдере (LHC), не выявили убедительных прямых доказательств существования дополнительных измерений, например, в виде массивных гравитоноподобных частиц. Экспериментальные группы, работающие в таких учреждениях, как CERN, установили строгие ограничения на возможные диапазоны масс гипотетических частиц, связанных с этими моделями.
Тем не менее, теоретическая работа не прекращается, и фокус смещается на новые приложения этих моделей. Например, исследование, опубликованное в ноябре 2025 года в The European Physical Journal C, выдвинуло гипотезу о том, что фермионы, «запертые» в искривленном пятом измерении, могут проявлять себя как частицы темной материи. Эта новая теоретическая траектория, связывающая искривленные дополнительные измерения с проблемой темной материи, представляет собой значительную эволюцию в стратегии поиска. В рамках трехбранового сценария Рэндалла-Сундрума, где Стандартная модель локализована на одной бране (TeV-PeV IR-брана), а темная материя (DM) находится на другой (GeV-TeV DIR-бране), механизм ухода от ограничений LHC становится более изощренным. Исследования 2025 года рассматривают сценарии с «исчезающей» (evanescent) IR-браной, где натяжение этой браны стремится к нулю из-за сходства объемных кривизн по обе стороны от нее, что усложняет, но не исключает возможность объяснения реликта темной материи через механизм замораживания (freeze-out) с аннигиляцией в радиатоны и гравитоны.
В целом, теория, зародившаяся как попытка объединить гравитацию и электромагнетизм, теперь предлагает элегантный, хотя и сложный, путь к объяснению 25% энергетической плотности Вселенной, которую составляет темная материя, что делает ее изучение критически важным для физики в 2025 году.
