Une grande cuve souterraine remplie de xénon liquide attend un événement rare : une secousse provoquée par une particule de matière noire. En temps normal, la gravité est trop faible pour qu'une telle secousse soit perceptible. Mais si l'espace possède des dimensions cachées, tout change : à des distances infimes, la gravité s'intensifie brusquement, et la probabilité de détecter la particule insaisissable augmente.
Les auteurs de l'étude ont revisité l'idée de Nima Arkani-Hamed, Savas Dimopoulos et Gia Dvali concernant les grandes dimensions supplémentaires. Dans un tel modèle, chaque « secousse » gravitationnelle se superpose à une multitude de copies invisibles — les modes de Kaluza-Klein (oscillations de la gravité dans les dimensions cachées). Leur somme produit un effet comparable à la force qui s'exerce sur un noyau atomique. Les calculs montrent que la sensibilité des détecteurs au xénon actuels suffit à imposer des contraintes strictes sur la masse de la matière noire et sur l'échelle fondamentale du monde multidimensionnel.
Une autre approche consiste à rechercher des rayons gamma provenant du centre de la Galaxie. Les particules de matière noire peuvent entrer en collision et s'annihiler (se transformer en rayonnement), en capturant de manière résonnante les mêmes modes de Kaluza-Klein. Ce processus laisse une « empreinte » lumineuse sous forme de photons de haute énergie. La comparaison avec les données des télescopes à rayons gamma a fourni des limites encore plus strictes sur les propriétés possibles de la matière noire multidimensionnelle.
Ainsi, deux expériences totalement différentes — une cuve souterraine de xénon et un observatoire orbital — convergent vers la même conclusion : si les dimensions supplémentaires existent, elles ne peuvent pas être arbitrairement grandes. Et la matière noire laisse peut-être déjà des traces que nous ne savons pas encore lire.
Dans les modèles avec dimensions supplémentaires, la force de gravité à des distances inférieures au millimètre pourrait être des milliards de fois plus grande que ce que prédit Newton — c'est comme si un aimant soulevait non pas un trombone, mais une voiture.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, l'humanité reçoit les plans d'une machine utilisant les dimensions supplémentaires pour se déplacer instantanément — la physique des modèles ADD permet de telles acrobaties avec la gravité.