Большой подземный бак с жидким ксеноном ждёт редкого события — толчка от частицы тёмной материи. Обычно гравитация слишком слаба, чтобы такой толчок заметить. Но если у пространства есть скрытые измерения, всё меняется: на крошечных расстояниях гравитация резко усиливается, и шанс засечь неуловимую частицу растёт.
Авторы работы пересмотрели идею Нимы Аркани-Хамеда, Саваса Димопулоса и Гиа Двали о больших дополнительных измерениях. В такой модели на каждый гравитационный «толчок» накладывается множество невидимых копий — калуца-клейновских мод (колебаний гравитации в скрытых измерениях). В сумме они дают эффект, сравнимый с силой, действующей на ядро атома. Расчёты показали: чувствительности современных ксеноновых детекторов хватает, чтобы наложить строгие ограничения на массу тёмной материи и фундаментальный масштаб многомерного мира.
Другой подход — поиск гамма-лучей из центра Галактики. Частицы тёмной материи могут сталкиваться и аннигилировать (превращаться в излучение), резонансно захватывая те же калуца-клейновские моды. Такой процесс оставляет яркий «отпечаток» в виде высокоэнергичных фотонов. Сравнение с данными гамма-телескопов дало ещё более жёсткие пределы на возможные свойства многомерной тёмной материи.
Так два совершенно разных эксперимента — подземный бак с ксеноном и орбитальная обсерватория — сходятся в одном: если дополнительные измерения существуют, они не могут быть сколь угодно большими. А тёмная материя, возможно, уже оставляет следы, которые мы пока не умеем читать.
В моделях с дополнительными измерениями сила гравитации на расстояниях меньше миллиметра могла бы быть в миллиарды раз больше, чем предсказывает Ньютон — это как если бы магнит держал не скрепку, а автомобиль.
В романе «Контакт» Карла Сагана человечество получает чертежи машины, использующей дополнительные измерения для мгновенного перемещения — физика ADD-моделей допускает подобные фокусы с гравитацией.