Plazma u ranom svemiru možda je spriječila tamne fotone da zagrijavaju svemir.

Prema studiji objavljenoj u časopisu Physical Review Letters, plazma ranog svemira mogla je spriječiti tamne fotone da zagrevaju svemir. Istraživači sugeriraju da tamni fotoni, predloženi oblik tamne tvari, vjerojatno nisu značajno doprinijeli toplinskoj povijesti ranog svemira zbog nelinearnih interakcija unutar prvobitne plazme. To dovodi u pitanje prethodne pretpostavke i moglo bi preoblikovati napore za otkrivanje tamne tvari.

Njihova istraživanja pokazuju da tamni fotoni, da su postojali, ne bi mogli učinkovito pretvoriti svoju energiju u elektromagnetno zračenje u visokoenergetskom okruženju ranog svemira. Kao rezultat toga, regije parametarskog prostora koje su se nekad smatrale nevjerojatnima za tamne fotone mogu umjesto toga biti domaćini održivim kandidatima.

Međutim, novi računski modeli otkrivaju da se prijenos energije događa u vrlo nelinearnom obliku, učinkovito zaustavljajući proces pretvaranja prije nego što dođe do značajnog zagrijavanja.

"Da bi se to riješilo, tim je ponovno razmotrio temeljne principe fizike plazme, na kraju uključivši Shalabyja, čija je stručnost na tom području omogućila preciznije simulacije. Ove simulacije pokazale su da sustav brzo prelazi u stanje nasilne nelinearnosti kada tamna fotonska energija počne surađivati s plazmom. "Ono što smo shvatili je da, kako pretvarate energiju u plazmu Standardnog modela, plazma zapravo poludi", rekao je Huang. Rezultati impliciraju da su tradicionalna ograničenja na svojstva tamnih fotona uglavnom nevažeća u širokom rasponu masa.

Specifično, nova analiza sugerira da se konvencionalne kosmološke granice primjenjuju samo na tamne fotone s masama iznad približno 10−15 elektronskih volti (eV).

Osim tamnih fotona, implikacije se šire i na druga područja astrofizike. Huang je istaknuo da bi primjena nelinearnih efekata na druge čestice mogla dovesti do preispitivanja njihovog ponašanja u ekstremnim okruženjima kao što su neutronske zvijezde ili bijeli patuljci. "Linearne aproksimacije, koje su jednostavne za izračun, možda nemaju nikakve veze s time kako se magnetosfera neutronske zvijezde ili magnetosfera bijelog patuljka zapravo ponašaju", dodao je.

Integracijom uvida iz fizike plazme i fizike čestica, istraživači su izazvali dugogodišnje pretpostavke i otvorili nove granice u potrazi za tamnom materijom.