Plazma zgodnjega vesolja je morda preprečila temnim fotonom, da bi segrevali vesolje.

Raziskovalci trdijo, da temni fotoni, predlagana oblika temne snovi, verjetno niso bistveno prispevali k toplotni zgodovini zgodnjega vesolja zaradi nelinearnih interakcij znotraj prvotne plazme. To izpodbija prejšnje predpostavke in bi lahko preoblikovalo prizadevanja za odkrivanje temne snovi.

Njihove raziskave kažejo, da temni fotoni, če bi obstajali, ne bi učinkovito pretvorili svoje energije v elektromagnetno sevanje v visokoenergetskem okolju zgodnjega vesolja.

Vendar pa novi računalniški modeli razkrivajo, da se prenos energije zgodi zelo nelinearno, kar učinkovito ustavi proces pretvorbe, preden se pojavi znatno segrevanje. Huang je opozoril, da so se prejšnje študije zanašale na linearno približek za modeliranje interakcije med temnimi fotoni in plazmo. Ta metoda, čeprav je računalniško preprosta, je podcenjevala dejanski prenos energije. "Borba zadnjih 15 let je linearna obdelava. Če uporabite ta približek, lahko izračunate količino prenosa energije, in je zelo velika", je pojasnil.

"Da bi to rešili, je ekipa ponovno preučila temeljna načela fizike plazme, na koncu pa je vključila Shalabyja, čigar strokovnost na tem področju je omogočila natančnejše simulacije. Te simulacije so pokazale, da sistem hitro preide v stanje nasilne nelinearnosti, ko začne temna fotonska energija medsebojno delovati s plazmo. "Ugotovili smo, da ko pretvorite energijo v standardni model plazme, plazma dejansko zmeša", je dejal Huang. "Rezultati kažejo, da so tradicionalne omejitve lastnosti temnih fotonov v veliki meri neveljavne v širokem spektru mas".

Konkretno, nova analiza kaže, da se konvencionalne kosmološke meje uporabljajo samo za temne fotone z maso nad približno 10−15 elektronskih voltov (eV). Pod tem pragom, ki zajema približno 10 redov velikosti do 10−6 eV, se prejšnje predpostavke razpadejo. To ustreza radijskim frekvencam, ki segajo od kilohertz do gigahertz. Shalaby je poudaril, da bi ponovno kalibriranje razumevanja temnih fotonov lahko odprlo nove poti za odkrivanje drugih nepozanimljivih delcev. "S pravilnim izračunom plazme zgodnjega vesolja bodo eksperimenti raziskovali nove parametre prostorov in potencialno dejansko nekaj videli", je dejal.

Huang je poudaril, da bi lahko uporaba nelinearnih učinkov na druge delce privedla do ponovne ocene njihovega obnašanja v ekstremnih okoljih, kot so nevtronske zvezde ali beli pritlikavci. "Linearne približevanja, ki jih je enostavno izračunati, morda nimajo nič opraviti s tem, kako se magnetosfera nevtronske zvezde ali magnetosfera belega pritlikavca dejansko obnaša", je dodal.

Z vključevanjem spoznanj iz fizike plazme in fizike delcev so raziskovalci izpodbijali dolgoletne predpostavke in odprli nove meje v iskanju temne snovi.