Physical Review Letters'ta yayımlanan yeni bir makale, karanlık maddenin önde gelen adaylarından karanlık fotonların erken evreni fizikçilerin varsaydığı gibi hiç ısıtmadığını öne sürüyor — bu da deneysel aramalar için geniş bir parametre bölgesini yeniden açıyor.
Karanlık fotonlar, sıradan maddeyle yalnızca normal fotonlarla zayıf bir karışım yoluyla etkileşecek varsayımsal parçacıklardır. Fizikçiler uzun süre, erken kozmosu dolduran yüklü parçacıklardan oluşan sıcak plazmada karanlık fotonların sıradan ışığa dönüşerek plazmayı daha da ısıtacağını ve tespit edilebilir izler bırakacağını varsaydı. Kozmolojik ölçümler daha sonra geniş bir karanlık foton kütlesi ve bağlanma aralığını elemek için kullanıldı.
Ancak Perimeter Institute araştırmacıları Junwu Huang ve Mohamad Shalaby'nin Maryland Üniversitesi'nden Anson Hook ile birlikte yaptığı yeni bilgisayar simülasyonları, dönüşüm sürecinin kayda değer bir ısınma gerçekleşmeden kendini kapattığını gösteriyor.
"Son 15 yılın yaklaşımı doğrusal bir yaklaşımdı. Bu yaklaşımı kullanırsanız enerji aktarım miktarını hesaplayabilirsiniz ve çok büyük çıkar," dedi Huang. "Bunun mümkün olmadığını fark ettim."
Plazma fiziği uzmanı Shalaby, karanlık foton enerjisi plazmaya akmaya başlar başlamaz sistemin şiddetle doğrusal olmayan hale geldiğini gösteren simülasyonlar çalıştırdı. "Enerjiyi standart model plazmasına aktarırken plazma aslında çılgına dönüyor," diye açıkladı Huang. "Bu doğrusal olmama durumları, çok küçük bir miktar enerji dönüştürüldükten sonra enerji dönüşümünü temelde durduruyor."
Yeni analize göre, geleneksel kısıt kütlede kabaca on büyüklük mertebesinde geçersiz — yaklaşık 10⁻¹⁵ ila 10⁻⁶ elektron volt arası, yani kabaca kilohertz'den gigahertz'e uzanan frekanslar.
"Bu dışlamalar, karanlık maddenin gücünün gerçekte olabileceğinden 10⁸ kat daha zayıf olması gerektiğini söylüyordu," dedi Hook. "Bu makale karanlık maddeyi aramak için pek çok yeni olasılık açıyor."
Sonuç karanlık fotonların ötesine uzanabilir: Aynı doğrusal yaklaşımlar, nötron yıldızı veya beyaz cüce manyetosferlerini kullanan aramalar gibi diğer astrofiziksel sondaların da temelini oluşturuyor. "Bu, kozmolojide bir test vakası. Benzer etkileri aramak için birçok astrofiziksel sistem kullanıldı ve hepsini yeniden düşünmemiz gerekiyor," dedi Huang.
"Erken evren plazmasını doğru hesaplayarak deneyler yeni parametre uzaylarını araştıracak ve potansiyel olarak gerçekten bir şey görecek," dedi Shalaby.
