Симуляции расширили допустимые параметры для «тёмных фотонов»
Новая работа предполагает, что превращение тёмных фотонов в обычные могло прекращаться до заметного нагрева ранней Вселенной. Это возвращает в рассмотрение часть ранее исключённых параметров моделей тёмных фотонов.
Компьютерное моделирование показало, что гипотетические тёмные фотоны могли вести себя в ранней Вселенной иначе, чем предполагали прежние расчёты. Авторы работы считают, что при их превращении в обычные фотоны передача энергии плазме быстро прекращалась, не успевая существенно её нагреть.
Тёмные фотоны рассматриваются как один из возможных кандидатов на роль тёмной материи. В отличие от обычных фотонов, переносящих электромагнитное взаимодействие, они должны быть связаны с иной силой. Тёмная материя не взаимодействует со светом и потому остаётся непосредственно ненаблюдаемой; при этом её, по приведённой в материале оценке, примерно в пять раз больше, чем обычного вещества.
Ранее считалось, что тёмные фотоны в плотной плазме ранней Вселенной превращались бы в обычные фотоны и дополнительно нагревали её. Такой эффект должен был оставить следы в космологических наблюдениях, из-за чего значительная часть параметров этих моделей считалась исключённой.
По словам участника исследования Джунву Хуана из Института Периметра, прежний подход в течение 15 лет описывал передачу энергии как линейный процесс. Симуляции, однако, указали на нелинейные эффекты: по мере передачи энергии плазма переходит в режим, который резко подавляет дальнейшее превращение. В результате преобразоваться успевает лишь малая доля энергии.
Другой участник работы, Энсон Хук из Университета Мэриленда, заявил, что прежние ограничения могли требовать силы взаимодействия тёмной материи в 10^8 раз меньшей, чем допускает новая модель. Это существенно расширяет диапазон параметров для поиска тёмных фотонов. Работа также может повлиять на поиск других гипотетических частиц за пределами Стандартной модели.