Evrenin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık madde, yıldızları, gezegenleri, ayları ve hatta insan vücudunu oluşturan normal maddenin beş katı ağırlığa sahip olmasına rağmen, ışıkla etkileşime girmemesi nedeniyle neredeyse görünmezdir. Bu durum, bilim insanlarını parçacık fiziğinin Standart Model’inin ötesindeki yeni parçacıklar arayışına yönlendirmiştir ve bu da karanlık madde için birçok hipotezsel aday ortaya çıkarmıştır.
Bu adaylardan biri de “karanlık foton”dur. Karanlık foton, elektromanyetik kuvvetten sorumlu olan normal fotonların aksine, farklı bir kuvvete aracılık eden evrenin karanlık versiyonudur. Ancak, bu durum, karanlık fotonların var olabileceği parametreleri ciddi şekilde sınırlar ve birçok kozmolojik gözlem, onların varlığını dışlar.
Ancak, yeni bilgisayar simülasyonları, karanlık fotonların tamamen göz ardı edilmesinin aceleci bir karar olup olmadığı sorusunu gündeme getiriyor. Simülasyonlara göre, karanlık fotonların normal fotonlara dönüşümü, önemli miktarda ısı üretmeden önce duracaktır.
“Önceki çalışmalar, karanlık maddenin gücünün 10^8 kat daha zayıf olması gerektiğini gösteriyordu” diyor Maryland Üniversitesi’nden ekip üyesi Anson Hook. “Bu çalışma, karanlık madde arayışında birçok yeni olanak sunuyor.”
“Son 15 yıldır kullanılan doğrusal yaklaşımlar, enerji transferini hesaplamak için kullanılıyor. Ancak bu yaklaşım kullanıldığında, aktarılan enerji miktarı çok yüksek oluyor” diyor Perimeter Institute’dan ekip üyesi Junwu Huang. “Ve bunun mümkün olmadığı açık.”
Huang ve meslektaşları, ilk bilgisayar simülasyonlarını çalıştırarak, doğrusal sürecin eksiksiz bir resim çizmediğini fark ettiler.
“Fark ettiğimiz şey şu ki, enerjinin Standart Model plazmasına dönüştürüldüğünde, plazma kontrolden çıkıyor” diyor Huang. “Sistemde birçok doğrusal olmayan etki var ve bu etkiler, çok az miktarda enerji dönüştürüldükten sonra enerji dönüşümünü durduruyor.”
Bu araştırma, karanlık fotonların var olabileceği parametreleri önemli ölçüde genişleterek, bu “avlanma alanını” büyük ölçüde artırıyor. Dahası, bu durum, diğer hipotezsel parçacıkların aranmasını da etkileyebilir.
“Erken evren plazmasını doğru bir şekilde hesaplayarak, deneyler yeni parametreleri inceleyebilecek ve potansiyel olarak bir şey bulabilecek” diyor Perimeter Institute’dan ekip üyesi Mohamad Shalaby. “Bu, karanlık madde arayışında önemli bir dönüm noktası olabilir.”
