Просмотр новости
Найдите то, что Вас интересует
Спутники
РН
SpaceX
Роскосмос
NASA
СпутникиРНSpaceXРоскосмосNASAУчёные "вернули к жизни" гипотезу о темных фотонах
Физики много лет ищут частицы темной материи, но пока безрезультатно. Это заставляет многих физиков сомневаться в самой природе темной материи. Однако одна из гипотез о ее составе неожиданно получила новый шанс. Выяснилось, что прежние ограничения на существование темных фотонов могли быть слишком строгими.
Тёмная материя — одна из самых загадочных проблем современной физики. Ее существование не вызывает сомнений: именно она удерживает звезды в галактиках благодаря своей гравитации. Но из чего она состоит, до сих пор неизвестно. Исследователи рассматривают различные варианты, включая гипотетические частицы.
Среди них вимпы (WIMP) и аксионы, которые в последние годы подвергаются все большей критике. Вимпы — тяжелые частицы, слабо взаимодействующие с обычным веществом, а аксионы — чрезвычайно легкие. Еще один кандидат — темные фотоны, похожие на обычные фотоны, но относящиеся к так называемому темному сектору, выходящему за рамки Стандартной модели.
Гипотезу о тёмных фотонах почти отвергли, когда расчеты показали, что они должны были заметно нагреть вещество в ранней Вселенной. В то время космос был заполнен горячей плазмой, состоящей из свободных электронов и ионов. По старым моделям, частота колебаний плазмы могла совпасть с массой темного фотона, что привело бы к резонансу и передаче энергии от фотонов к плазме.
Однако такой нагрев должен был оставить след в наблюдениях, например, изменить реликтовое излучение. Поскольку этого не произошло, ученые решили, что темные фотоны не могли передавать плазме столько энергии, и их существование оказалось под вопросом.
Авторы нового исследования решили пересмотреть эти ограничения. Они провели компьютерное моделирование, чтобы понять, как плазма будет поглощать энергию темных фотонов после резонанса. В отличие от предыдущих расчетов, плазму рассматривали как нелинейную систему.
Сначала тёмные фотоны могли действительно передавали энергию электронам, вызывая ленгмюровские волны. Но по мере увеличения их энергии в плазме возникали другие колебания, такие как ионно-акустические волны. Эти волны создавали неоднородности в плазме, нарушая условия для быстрого резонанса и замедляя передачу энергии.
Таким образом, прежние ограничения на темные фотоны оказались гораздо мягче, чем считалось. В зависимости от массы частицы, ее взаимодействие с обычным веществом может быть в 3000-10 миллионов раз сильнее, чем предполагалось ранее. Это означает, что ранее исключенные параметры снова могут быть рассмотрены.
Результаты исследования, опубликованные на сайте Physical Review Letters, не доказывают существование темных фотонов или их роль в составе темной материи. Однако они показывают, что один из главных космологических аргументов против этой гипотезы был не так надежен, как считалось. Тёмные фотоны снова становятся перспективной целью для будущих поисков темной материи.