Мир вокруг нас трёхмерен — но, возможно, это лишь видимость. Некоторые теории допускают, что пространство содержит дополнительные измерения, свёрнутые или растянутые особым образом. Одна из таких моделей рисует пятимерную Вселенную с «разбавленным» измерением (его называют линейным дилатоном). В этой картине наша привычная реальность — всего лишь «поверхность» (брана), погружённая в более глубокий мир.
В такой конструкции гравитация ведёт себя необычно. Обычные гравитоны — переносчики тяготения — обретают массу и могут сложиться в долгоживущую частицу, своего рода изолированный резонанс. Она крайне слабо взаимодействует с обычным веществом и потому идеально подходит на роль тёмной материи. Её масса — меньше одного МэВ (миллиона электрон-вольт), что в тысячи раз легче протона. Частица возникает за счёт квантовых поправок и накапливается во Вселенной постепенно, через механизм «заморозки».
Но это не единственный кандидат. Пятимерная теория предсказывает и непрерывный спектр возбуждений — нечто вроде «голографической жидкости». Она тоже ведёт себя как тёмная материя, но рождается иначе: её обилие зависит от температуры разогрева после инфляции. Если температура была невысокой (меньше ТэВ — тераэлектрон-вольта), то оба типа тёмной материи могут сосуществовать.
Такой подход связывает космологию и физику частиц в единую историю. Инфляция задаёт начальные условия, а дополнительные измерения дают естественных кандидатов в тёмную материю. Гравитация здесь — не просто сила, а мост в скрытые сектора реальности.
Гравитоны с массой меньше МэВ не могут распасться на обычные частицы из-за законов сохранения, поэтому живут дольше возраста Вселенной.
Идея дополнительных измерений обыгрывается в романе «Плоский мир» Терри Пратчетта, но там слоны и черепаха, а здесь — квантовая гравитация.