Yeni araştırmalar, karanlık maddenin "karanlık fotonlardan" oluşması halinde erken evreni bilim insanlarının daha önce düşündüğü gibi ısıtmamış olacağını öne sürüyor. Doğruysa bu keşif, evrenin en gizemli şeyi avında bir paradigma değişimini temsil edebilir.
Karanlık madde, yıldızları, gezegenleri, ayları ve bedenlerimizi oluşturan sıradan maddeden beş kat daha fazla olmasına rağmen etkili şekilde görünmez olduğu için bu kadar zor yakalanıyor. Bunun nedeni ışıkla etkileşmemesi. Elektronların, protonların ve nötronların ışıkla —daha doğru bir ifadeyle elektromanyetik radyasyonla— etkileşmesi ise parçacık fiziğinin Standart Modeli ötesindeki parçacıkların aranmasına ilham verdi ve karanlık madde için pek çok varsayımsal aday ortaya çıkardı.
Bu adaylardan biri karanlık fotondur; standart fotonların sorumluluğunda olan elektromanyetizma dışındaki bir kuvveti taşıyan fotonun karanlık evrendeki karşılığıdır.
Karanlık fotonlar geçmişte ele alındığında bilim insanları, bunların erken evreni dolduran kalın ve yoğun çorbanın içindeyken sıradan fotonlara dönüşeceği sonucuna varmıştı. Bu durum zaten son derece sıcak olan plazmayı daha da ısıtacak ve karanlık fotonların saptanabilir izlerini bırakacaktı.
Bu durum karanlık fotonların var olabileceği arama parametrelerini ciddi şekilde sınırlıyor; öyle ki pek çok kozmolojik gözlem karanlık fotonların varlığını dışlıyor.
Şimdi yeni bilgisayar simülasyonları, karanlık fotonların reddinin biraz aceleci olmuş olabileceğini gösteriyor. Karanlık fotonların fotonlara dönüşümü, önemli bir ısınma gerçekleşmeden önce durmuş olabilir.
Bu durum daha önce dışlanmış arama parametrelerini yeniden oyuna sokuyor.
"Bu dışlamalar, karanlık maddenin gücünün aslında olabileceğinden 10^8 kat daha zayıf olması gerektiğini söylüyordu," Maryland Üniversitesi'nden ekip üyesi Anson Hook bir açıklamada belirtti. "Bu makale karanlık maddeyi aramak için pek çok yeni olasılık açıyor."
Araştırmanın ekibi, söz konusu enerjinin miktarının şüphe uyandıracak kadar büyük olduğunu fark ettiğinde, karanlık fotonların fotonlara dönüşümünün bilim insanlarının varsaydığı kadar basit olmayabileceğine dair ilk ipuçlarını gördü. Sorunun, bu sürecin doğrusal kabul edilmiş olmasından kaynaklandığından şüphelenmeye başladılar; başka bir deyişle salınan enerji kademeli ve istikrarlı bir şekilde plazmaya dönüşüyordu.
"Son 15 yıldır kullanılan yaklaşım doğrusal bir yaklaşımdır. Bu yaklaşımı kullanırsanız enerji transferi miktarını hesaplayabilirsiniz ve bu miktar çok büyük," Perimeter Enstitüsü'nden ekip üyesi Junwu Huang açıklamada söyledi. "Ve bunun mümkün olmadığını fark ettim."
İlk bilgisayar simülasyonlarını gerçekleştiren Huang ve meslektaşları, doğrusal sürecin eksik bir tablo çizdiğini fark etti.
"Fark ettiğimiz şey, enerjiyi Standart Model plazmasına dönüştürürken plazmanın aslında kontrolden çıkması," dedi Huang. "Sistemde çok sayıda doğrusal olmayanlık var ve bu doğrusal olmayanlıklar enerji dönüşümünün çok küçük bir miktar enerji dönüştükten sonra temel olarak kapanmasını sağlıyor."
Araştırma, karanlık fotonların var olabileceği parametrelerin önemli ölçüde genişlemesini temsil ediyor ve bu mecazi av alanını ciddi şekilde büyütüyor. Aslında bu durum, parçacık fiziğinin Standart Modeli ötesindeki varsayımsal parçacıkların avını da etkileyebilir.
"Erken evren plazmasını doğru hesaplayarak deneyler yeni parametre uzaylarını araştıracak ve potansiyel olarak gerçekten bir şey görecek," Perimeter Enstitüsü'nden ekip üyesi Mohamad Shalaby açıklamada belirtti.
Ekip araştırması 13 Ağustos'ta Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
