Τα «σκοτεινά φωτόνια» ίσως κρύβουν το μυστικό της σκοτεινής ύλης

Μια νέα επιστημονική μελέτη έρχεται να ανατρέψει τα μέχρι σήμερα δεδομένα στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης, εξετάζοντας τον ρόλο των αποκαλούμενων «σκοτεινών φωτονίων».

Εάν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από αυτά τα υποθετικά σωματίδια, οι ερευνητές υποστηρίζουν πλέον ότι δεν θα είχαν προκαλέσει την υπερθέρμανση του πρώιμου σύμπαντος, όπως πίστευε μέχρι πρότινος η επιστημονική κοινότητα. Η διαπίστωση αυτή επαναπροσδιορίζει τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζεται το μεγαλύτερο μυστήριο της αστροφυσικής.

Η σκοτεινή ύλη υπερτερεί της κανονικής ύλης (από την οποία αποτελούνται τα άστρα, οι πλανήτες και οι ζωντανοί οργανισμοί) σε αναλογία πέντε προς ένα, ωστόσο παραμένει πρακτικά αόρατη καθώς δεν αλληλεπιδρά με το φως και την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αυτή ακριβώς η ιδιότητα έχει ωθήσει τους επιστήμονες στην αναζήτηση σωματιδίων πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής.

Ένας από τους επικρατέστερους υποψήφιους είναι το σκοτεινό φωτόνιο, το οποίο θεωρείται το αντίστοιχο του κανονικού φωτονίου στον «σκοτεινό τομέα» του σύμπαντος, μεταφέροντας ωστόσο μια διαφορετική δύναμη.

Το σφάλμα της υπερθέρμανσης

Στο παρελθόν, τα κυρίαρχα μοντέλα υπέθεταν ότι τα σκοτεινά φωτόνια θα μετατρέπονταν σε συνηθισμένα φωτόνια μέσα στο εξαιρετικά πυκνό περιβάλλον του πρώιμου σύμπαντος. Μια τέτοια διαδικασία θα είχε θερμάνει περαιτέρω το ήδη καυτό κοσμικό πλάσμα, αφήνοντας ανιχνεύσιμα ίχνη.

Επειδή τέτοια ίχνη δεν βρέθηκαν, πολλές κοσμολογικές παρατηρήσεις είχαν αποκλείσει την ύπαρξη των συγκεκριμένων σωματιδίων σε ένα τεράστιο εύρος παραμέτρων.

Ωστόσο, οι νέες προσομοιώσεις σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές ανατρέπουν αυτή τη θεώρηση, δείχνοντας ότι η μετατροπή των σκοτεινών φωτονίων θα είχε σταματήσει πολύ πριν προκληθεί οποιαδήποτε σημαντική θέρμανση στο σύμπαν.

Η κατάρριψη της γραμμικής προσέγγισης

Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι τα προηγούμενα θεωρητικά μοντέλα, τα οποία εφαρμόζονταν τα τελευταία 15 χρόνια, βασίζονταν σε μια εσφαλμένη, γραμμική προσέγγιση της διαδικασίας. Οι παλαιότεροι υπολογισμοί προέβλεπαν μια σταδιακή και σταθερή απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας στο πλάσμα.

Οι νέες αναλύσεις κατέδειξαν ότι, καθώς η ενέργεια μεταφέρεται, το πλάσμα αναπτύσσει έντονες μη γραμμικές συμπεριφορές, οι οποίες ουσιαστικά διακόπτουν την ενεργειακή μετατροπή σχεδόν αμέσως.

Η έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στις 13 Αυγούστου στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters, επαναφέρει στο προσκήνιο παραμέτρους αναζήτησης που είχαν απορριφθεί.

Υπολογίζοντας με ακρίβεια τη συμπεριφορά του πλάσματος, τα μελλοντικά πειράματα μπορούν πλέον να εστιάσουν σε νέα πεδία, αυξάνοντας τις πιθανότητες για την ανακάλυψη των σωματιδίων που συνθέτουν τη σκοτεινή ύλη.